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1、目 录前 言-31. 数字滤波器-41.1数字滤波器技术发展状况-41.2 MATLAB 软件简介-51.3数字滤波器及其MATLAB实现-71.4 IIR数字滤波器基本概念-82. IIR数字滤波器设计办法比较-112.1 概述-112.2四种设计办法比较-122.3 比较成果分析-143. IIR数字滤波器设计过程及办法-164. IIR数字滤波器实现办法-174.1脉冲响应不变法-174.2双线性变换法-194.2.1巴特沃斯低通滤波器设计-224.2.2切比雪夫低通滤波器设计-245.各种设计办法MATLAB实现-295.1 基于模仿低通滤波器原型MATLAB实现-295.2 基于适当
2、类型模仿滤波器MATLAB实现-305.3 基于直接原型变换法MATLAB实现-316. IIR数字滤波器应用-33结 论-36参照文献-37摘 要依照IIR数字滤波器设计原理，提出了IIR数字滤波器迅速设计办法，并在matlab环境下做出了实现迅速设计IIR 数字滤波器设计系统.在该系统中，只需要将数字滤波器技术性能指标依照指定或是需要设计办法（如双线性变换法或脉冲响应不变法等），转换为模仿滤波器技术性能指标，依照指定模仿滤波器设计出相应数字滤波器，该系统中指定模仿滤波器为巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器，该系统为迅速、高效地设计IIR数字滤波器提供了一种可靠而有效工作平台.本文一方面对MAT
3、LAB软件进行了简介，并对数字滤波器在其环境下如何实现进行了简介；另一方面描述了数字滤波器基本概念，其涉及系统描述、系统传递函数、基本构造运算单元；本文重点描述了IIR数字滤波器设计过程及几种设计办法，并对IIR滤波器仿真做了某些简介。核心词：IIR数字滤波器；模仿滤波器；脉冲响应；数字频率；设计系统；双线性变换；幅频特性AbstractThe fast design method of IIR(Infinite Impulse response)filter is provided based on the principle of filter design，and the design
4、system of the IIR filter worked out under the MATLAB environment. It is necessary that the parameter of digital filter is transformed to the parameter of analog filter based on the indicated method (for example，the method of double linear transform or the method of non-changing impulse response，etc.
5、),and the digital filter is designed based on the indicated analog filter. The Butterworth filter and the Chebyshev filter(both are analog filter)are indicated. A reliable and efficient work station is provided in order to design filter quickly and efficiently.First this text carries on the introduc
6、tion to the software of MATLAB，and describes the design of digital filter based on MATLAB ;Describes the basic concept of the digital filter the next in order，it includes the description of system,delivering function of the system,the basic structure operation unit;This text point describes design p
7、rocess and several design methods of the IIR digital filter and the simulation of the IIR filter to do some introduction.Key words：IIR digital filter；analog filter；impulse response；digital frequency；design system；double linear transformation；character of magnitude and frequency基于MATLABIIR滤波器设计及应用 前
8、言数字滤波器(Digital Filter)是指输入、输出都是离散时间信号，通过一定运算关系变化输入信号所含频率成分相对比例或者滤除某些频率成分器件。数字滤波器在数字信号解决中起着非常重要作用，在信号过滤、检测与参数预计等方面，是使用最为广泛一种线性系统。实现数字滤波器办法有两种，一是采用计算机软件进行，就是把所要完毕工作通过程序让计算机来实现；二是设计专用数字解决硬件。这个地方重要用到就是第一种办法。即是用Matlab提供信号解决工具箱来实现数字滤波器。Matlab信号解决工具箱提供了丰富设计办法，可以使得繁琐程序设计简化成函数调用，只要以对的指标参数调用函数，就可以对的快捷地得到设计成果。
9、1 数字滤波器1.1数字滤波器技术发展状况数字滤波器是数字信号解决理论一某些。数字信号解决重要是研究用数字或符号序列来表达信号波形，并用数字方式去解决这些序列，把它们变化成在某种意义上更为有但愿形式，以便预计信号特性参量，或削弱信号中多余分量和增强信号中有用分量。详细来说，凡是用数字方式对信号进行滤波、变换、调制、解调、均衡、增强、压缩、固定、辨认、产生等加工解决，都可纳入数字信号解决领域。数字信号解决学科一项重大进展是关于数字滤波器设计办法研究。关于数字滤波器，早在上世纪40年代末期就有人讨论它也许性问题，在50年代也有人讨论过数字滤波器，但直到60年代中期，才开始形成关于数字滤波器一整套完
10、整正规理论。在这一时期，提出了各种各样数字滤波器构造，有以运算误差最小为特点，有则以运算速度高见长，而有则两者兼而有之。浮现了数字滤波器各种通近访法和实现办法，对递归和非递归两类滤波器作了全面比较，统一了数字滤波器基本概念和理论。数字滤波器领域一种重要发展是对有限冲激响应(FIR)和无限冲激响应(IIR)关系结识转化。在初期，普通以为IIR滤波器比FIR滤波器具备更高运算效率，因而明显倾向前者，但当人们提出用迅速傅立叶变换(FFT)实现卷积运算概念之后，发现高阶FIR滤波器也可以用很高运算效率来实现，这就促使人们对高性能FIR滤波器设计办法和滤波器频域设计办法进行了大量研究，从而浮现了此后数字
11、滤波器设计中频域办法和适于办法并驾齐驱局面。然而，这些均属数字滤波器初期研究。初期数字滤波器尽管在语音、声纳、地震和医学信号解决中曾经发挥过作用，但由于当时计算机主机价格很昂贵，严重地阻碍了专用数字滤波器发展。70年代科学技术蓬勃发展，数字信号解决开始与大规模和超大规模集成电路技术、微解决技术、高速数字算术单元、双极性高密度半导体存储器、电荷转移器件等新技术、新工艺结合了起来，并且引进了计算机辅助设计办法，它使数字滤波器设计不但仅是对相应模仿滤波器逼近。普通说来，通过对模仿滤波器函数变换来设计数字滤波器，很难达到逼近任意频率响应或冲激响应，而采用计算机辅助设计则有也许实现频域或时域最佳逼近，或
12、频域时域联合最佳逼近。这样，数字滤波器分析与设计其内容也更既丰富起来，各种新数字信号解决系统，也都能用专用数字硬件实时加以实现。数字信号解决理论与技术发展，重要是由于电子计算机与大规模集成电路大量生产和广泛应用，代替了本来模仿信号解决中线性滤波与频谱分析所应用模仿计算机和分立元件L、C、R线性网络，高度发挥了计算技术与数字技术相结合特色和优越性。特别是微解决器和微型计算机技术日新月异发展，经更有助于电子仪器与电子技术应用系统朝着数字化、小型化、自动化以及多功能等方向发展，促使它们成为富有智能型电子系统。当前，涉及数字滤波在内数字信号解决技术正以惊人速度向纵深和高档方向发展；据记录这种趋势还要持
13、续一种较长时期，将来发展也许会比过去进程更为激动人心，必将引起某些领域奔腾性发展。1.2 MATLAB 软件简介MATLAB是英文Matrix Laboratory (矩阵实验室)缩写。它是由美国Mathworks公司推出用于数值计算和图形解决数学计算环境。在MATLAB环境下，顾客可以集成地进行程序设计、数值计算、图形绘制、输入输出、文献管理等各项操作。它先进数值计算能力和卓越数据可视化能力使其不久在同类软件中脱颖而出。MATLAB系统最初是由Cleve Moler 用FORTRAN语言设计，当前MATLAB程序是Mathworks公司用C语言开发。它第一版(DOS版本1.0)发行于1984年；通过不断改进，MATLAB已经成为国际上最流行科学与工程计算软件工具，最流行计算机高档编程语言了，有人称它为“第四代”计算机语言，它在国内外高校和研究部门正扮演着重要角色。MATLAB语言功能也越来越强大，不断适应新规定提出新解决办法。可以预见，在科学运算、自动控制与科学绘图领域MATLAB语言将长期保持
