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1、CENTRAL SOUTH UNIVERSITY数字信号处理实验报告题 目 IIR滤波器 学生姓名 钱学文 学 院 物理与电子学院 专业班级 电信息科学与技术 1004班 实验七 IIR滤波器实验七 IIR滤波器一、实验仪器：PC机一台，JQ-NIOS-2C35实验箱一台及辅助软件（DSP Builder、Matlab/Simulink、Quartus II、Modelsim）二、实验目的：1、初步了解JQ-NIOS-2C35实验箱的基本结构。2、学习和熟悉基于DSP Builder开发数字信号处理实验的流程。3、理解IIR滤波器设计的原理和方法。三、实验原理：IIR（Infinite Imp
2、ulse Response）滤波器，即无限冲击响应滤波器，其冲击响应是无限长的。IIR滤波器一般采用递归式方法来实现。也就是说，滤波器当前输出y(n)是输入序列x(n)和以前各输出值y(n1) 、y(n2) 的函数，这可以用下列差分方程来表示： （4-1）其中，N是IIR滤波器的阶数。相应地，IIR滤波器的系统函数可以表示为: （4-2）IIR滤波器除了具有极点之外，一般还存在零点。由于极点的存在，IIR滤波器用递归结构来实现较为简单。实现IIR滤波器的基本结构共有三种：直接型、级联型和并联型。下面简单介绍前两种IIR滤波器的结构。1、直接型 利用公式（4-2）可以直接导出I型的IIR滤波器结
3、构，可用下式表示： (4-3)由此可得，和反馈环节中的延时单元不能共用，需要M+N个延时单元。为了减少延时单元，对于线性系统，公式（4-3）也可以写成： （4-4）由此可以导出直接II型的滤波器结构。图4-1表示了一个直接II型IIR滤波器的结构，该滤波器的阶数是四阶，共存在四个反馈环节。图4-21 直接II型IIR滤波器结构 2、级联型对公式（4-4）的分子、分母进行因式分解，由于H(z)中的系数都为实数，H(z)的极、零点只可能是实数或者复共轭对，对于复共轭对因子，可以复合成二阶因子： （4-18）式中的系数都为实数。如果把实数因子（一阶因子）看成是二阶项系数为0的二阶因子，则上式可以写成
4、： （4-19）其中。 由此可见，是一个2阶的IIR滤波器，N阶IIR滤波器可以看成是由多个2阶IIR滤波器级联而成的。四、实验步骤：（1）打开MATLAB。（2）新建model文件，执行File-Save 保存文件，将其命名为IIR。（3）新建IIR滤波器系统如图7-1，添加的模型和设置参数如表7-1。图7-1 IIR滤波器子系统设计表 7-1 IIR滤波器子系统模块及参数位置名称参数设置重置名称Altera DSP Builder Blockset IO&BusBus conversionBus Type：Signed Integer，Input：32，Output：16，Input Bi
5、t Connected to Output LSB：16，Altera DSP Builder Blockset ArithmeticParallel Adder SubtractorNumber of Inputs：2Altera DSP Builder Blockset ArithmeticParallel Adder SubtractorNumber of Inputs：4Parallel Adder Subtractor1Altera DSP Builder Blockset ArithmeticParallel Adder SubtractorNumber of Inputs：5Pa
6、rallel Adder Subtractor2Altera DSP Builder Blockset StorageDelayAltera DSP Builder Blockset StorageDelayDelay1Altera DSP Builder Blockset StorageDelayDelay2Altera DSP Builder Blockset StorageDelayDelay3Altera DSP Builder Blockset ArithmeticGainGain Value：-1213 Gain Value Number of Bits.：12A1Altera D
7、SP Builder Blockset ArithmeticGainGain Value：1185Gain Value Number of Bits.：12A2Altera DSP Builder Blockset ArithmeticGainGain Value：-540 Gain Value Number of Bits.：12A3Altera DSP Builder Blockset ArithmeticGainGain Value：96 Gain Value Number of Bits.：12，A4Altera DSP Builder Blockset ArithmeticGainG
8、ain Value：2 Gain Value Number of Bits.：12B0Altera DSP Builder Blockset ArithmeticGainGain Value：10 Gain Value Number of Bits.：12B1Altera DSP Builder Blockset ArithmeticGainGain Value：15 Gain Value Number of Bits.：12B2Altera DSP Builder Blockset ArithmeticGainGain Value：10 Gain Value Number of Bits.：
9、12B3Altera DSP Builder Blockset ArithmeticGainGain Value：2 Gain Value Number of Bits.：12B4Altera DSP Builder Blockset ArithmeticGainGain Value：1/512Bus Type：Signed FractionalGain Value Number of Bits.： 2.Gain Value Number of Bits：10A5（4）将图7-1的所有模块选中，单击鼠标右键，点击Creat Subsystem，点击子系统下文本，将其重命名为“IIR”。（5）I
10、IR系统的总体设计如图7-2所示图7-2 IIR系统总体图表 7-2 IIR系统剩余模块及参数位置名称参数设置重置名称Altera DSP Builder Blockset IO&BusAltbusBus Type：Signed Integer，number of Bits：16，Altera DSP Builder Blockset IO&BusAltbusnumber of Bits：16Altbus1Altera DSP Builder Blockset StorageLUTAddress Width：10，Data Type：Signed Integer，Number Of Bits.
11、：12，MATLAB Array：511*sin(2*pi*2e4/5e4*(0:1:212)Altera DSP Builder Blockset StorageLUTAddress Width：10，Data Type：Signed Integer，Number Of Bits.：12，MATLAB Array：511*sin(2*pi*1e3/5e4*(0:1:212)LUT1Altera DSP Builder Blockset IO&BusOutputBus Type：Signed Integernumber of bits.：24Altera DSP Builder Blockse
12、t ArithmeticIncrement DecrementBus Type：Signed Integer， number of bits.：10，勾选Specify Clock，Clock：ClockAltera DSP Builder Blockset IO&BusIncrement DecrementBus Type：Signed Integer， number of bits.：10，勾选Specify Clock，Clock：Clock，Increment Decrement1Altera DSP Builder Blockset ArithmeticParallel Adder
13、SubtractorNumber of Inputs：2Parallel Adder Subtractor3Altera DSP Builder Blockset AltLabSignal CompilerAltera DSP Builder Blockset AltLabTestBenchAltera DSP Builder Blockset Rate ChangeClockSimulink Sample Time：2e-5Simulink SinksScope双击Scope模块并设置参数，点击菜单栏中的，将number of axes 设为219、执行Simulation-Configur
14、ation Parameters，将solver设为discrete，Type设为Fixed-step，Tasking mode for periodic sample times设为：Single Tasking，Stop Time设为1e-2。20、点击菜单栏中的黑色小三角，启动simulation，simulation结束后，双击Scope模块，打开波形观察界面，在四个波形上依次点击鼠标右键，选择Autoscale，即可观察simulation后的IIR滤波器的仿真波形。21、 点击Signal Compiler模块，打开参数设置页面，点击compile，结束后，关闭该页面。22、点击TestBenchOn模块，打开模块参数界面，在Advanced选项卡中，
