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1、课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目: 利用MATLAB仿真软件系统结合窗函数法设计一个数字带通FIR滤波器初始条件：1 MATLAB编程的根底知识2?信号与系统?滤波器的相关知识3?数字信号处理?的相关知识要求完成的主要任务:利用MATLAB仿真软件系统结合窗函数法设计一个数字带通FIR滤波器。参考书目:徐明远主编?MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用?刘泉主编?信号与系统?刘泉主编?数字信号处理?敬照亮主编?MATLAB教程与应用?徐明远主编?MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用?时间安排：第1周，安排任务鉴主15楼实验室第1-17周，
2、仿真设计鉴主13楼计算机实验室第18周，完成辩论，提交报告，演示指导教师签名： 年 月 日系主任或责任教师签名： 年 月 日 摘要3ABSTRACT41 IIR 数字滤波器的根本原理51.1 IIR数字滤波器的定义51.2 IIR 数字滤波器传输特性51.3 数字滤波器的技术要求62 模拟数字滤波器的变换83 MATLAB 简介114. 数字滤波器设计的根本步骤125 设计方案13小结与体会19参考文献20摘要随着信息时代和数字世界的到来，数字信号处理已成为当今一门极其重要的学科和技术领域。目前数字信号处理在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的
3、应用。在数字信号处理中起着重要的作用并已获得广泛应用的是数字滤波器DF，Digital Filter，根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类：无限冲激响应IIRInfinite Impulse Response滤波器和有限冲激响应FIRFinite Impulse Response滤波器。与FIR滤波器相比，IIR的实现采用的是递归结构，极点须在单位圆内，在相同设计指标下，实现IIR滤波器的阶次较低，即所用的存储单元少，从而经济效率高。为了更好地将课本上的知识与实际运用结合起来老师给我们布置了这个课程设计的任务，一方面可以对理论知识进一步的掌握，另一方面学习了matlab仿真，对以后的电路
4、设计等学习工作方面都有很大的帮助。MATLAB是英文MATrix LABoratory (矩阵实验室)的缩写。它是美国的MAthwork公司推出的一套用于科学计算和图形处理可视化、高性能语言与软件环境。它的信号处理工具箱包含了各种经典的和现代的数字信号处理技术，是一个非常优秀的算法研究与辅助设计的工具。在设计数字滤波器时，通常采用MATLAB来进行辅助设计和仿真。ABSTRACT Along with the information age and the arrival of the digital world, digital signal processing has become an
5、 extremely important today the subject and technical areas. At present, the digital signal processing in communication, voice and image, automatic control, radar, military, aviation, health care and household appliances and many other fields a wide range of applications. In Digital signal processing
6、 and plays an important role in a wide range of applications and has obtained the Digital Filter (DF, Digital Filter), according to its of unit Impulse Response in time domain properties () function can be divided into two classes: the Infinite Impulse Response IIR (Infinite Impulse Response) Filter
7、 and limited Impulse Response FIR (Finite Impulse Response) Filter. Compared with FIR filter, the realization of IIR by the recursive structure, poles must be in the unit circle, in the same design index, realize IIR filter the order of the lower, that is, the less the storage unit, and economic eff
8、iciency. In order to better will textbook knowledge and actual application of combined the teacher gave us the of the curriculum design of decorate task, on the one hand, can to theory knowledge further master, on the other hand, the study of matlab, the circuit design for future study and work are
9、very help. MATLAB is English MATrix LABoratory (the MATrix lab) abbreviations. It is the American MAthwork company launched a set for scientific computing and graphics processing visualization, high-performance language and software environment. It contains all kinds of signal processing toolbox cla
10、ssical and modern digital signal processing technology, is a very good algorithm research and aided design tools. In the design of digital filter, usually by MATLAB to assistant design and simulation.1 IIR 数字滤波器的根本原理1.1 IIR数字滤波器的定义所谓数字滤波器，是指输入，输出均为数字信号，通过一定运算关系改变输入信号所含频率成分的相比照例或者滤除某些频率成分的硬件。实质上就是一个由
11、有限精度算法实现的线性时不变离散系统。它的根本工作原理是利用离散系统的特性对系统输入信号进行加工和变换，改变输入序列的频谱或信号波形，让有用的频率分量通过，抑制无用的信号分量输出，根据其频率特性同样可以分为低通，高通，带通，带阻。如果要处理的信号是模拟信号，就可以通过A/D 或者D/A 转换，在信号形式上进行匹配转换，同样可以使用数字滤波器对模拟信号进行滤波1。数字滤波器滤波的数学表达式：y(n) = x(n) * h(n) 1-1如果滤波器的输入输出信号都是离散信号，那么该滤波器的脉冲响应也一定是离散信号，这样的滤波器就成为了数字滤波器。其频域特性为： 1-2) 其中 分别是数字滤波器的输出
12、序列和输入序列的频域响应， 是数字滤波器的频域响应。可以看见按照输入信号的频谱特点和处理信号的目的适中选择滤波器的频域响应使得滤波后的输出信号满足设计性能要求，就是滤波器的滤波原理。1.2 IIR 数字滤波器传输特性IIR 数字滤波器的系统函数可以表示为： (1-3) 式中H(Z)称为N 阶IIR 滤波器函数，它是一种递归型的滤波器。1.3 数字滤波器的技术要求我们通常设计的数字滤波器一般属于选频滤波器，我们的目的是要设计一个因果可实现的滤波器，另外买也要考虑到本钱和复杂性问题，因此实用中通带和阻带都允许一定的误差容限，即通带不一定是完全水平的，阻带也不可能完全衰减到零2。而且，通带和阻带之间
13、还要设置一定带宽的过渡带。如下列图表示低通滤波器的技术要求： 图 低通滤波器的特性图中 分别表示通带截止频率和阻带截止频率，通带频率范围为 通带中要求 阻带频率截止范围为 在阻带中要求 ，从Wp到Ws称为过渡带。1.4 IIR数字滤波器的特点IIR滤波器有以下几个特点： 1.封闭函数IIR数字滤波器的系统函数可以写成封闭函数的形式。 2.IIR数字滤波器采用递归型结构IIR数字滤波器采用递归型结构，即结构上带有反应环路。IIR滤波器运算结构通常由延时、乘以系数和相加等根本运算组成，可以组合成直接型、正准型、级联型、并联型四种结构形式，都具有反应回路。由于运算中的舍入处理，使误差不断累积，有时会
14、产生微弱的寄生振荡。 3.借助成熟的模拟滤波器的成果IIR数字滤波器在设计上可以借助成熟的模拟滤波器的成果，如巴特沃斯、契比雪夫和椭圆滤波器等，有现成的设计数据或图表可查，其设计工作量比拟小，对计算工具的要求不高。在设计一个IIR数字滤波器时，我们根据指标先写出模拟滤波器的公式，然后通过一定的变换，将模拟滤波器的公式转换成数字滤波器的公式。 4.需加相位校准网络IIR数字滤波器的相位特性不好控制，对相位要求较高时，需加相位校准网络。 2 模拟数字滤波器的变换通常我们所了解的都是模拟滤波器的原型，我们可以利用复值映射的方法将其改造为我们所需要的数字滤波器。对于不同的要求我们有不同的变换方法，该报告就是介绍的给
