切比雪夫I型带数字滤波器的设计仿真.doc

本科毕业设计（论文） 题 目 切比雪夫I型带通数字 滤波器设计、仿真与频 谱分析 姓 名 周志强 专 业 自动化 学 号 座机电话号码9 指导教师 杨杰慧 郑州科技学院 电气工程学院 二○一四年四月目 录 摘 要 I Abstract II 绪 论 III 1 数字滤波器的发展现状及前景 1 1.1 数字滤波器的研究背景及意义 1 1.2 数字滤波器的发展现状及前景 1 2 数字滤波器的概述 4 2.1 数字滤波器的概念 4 2.2 数字滤波器的基本结构 4 2.2.1 IIR滤波器的基本结构 4 2.2.2 FIR滤波器的基本结构 6 2.3 数字滤波器的分类 7 2.4 带通数字滤波器 10 2.4.1 带通数字滤波器的特点 10 2.4.2 带通数字滤波器的作用 10 2.5 带通数字滤波器的设计方法 10 2.5.1 IIR数字滤波器的设计方法 11 2.5.2 FIR数字滤波器的设计方法 12 2.6 IIR数字滤波器与FIR数字滤波器的比较分析 13 3 MATLAB简介 15 3.1 MATLAB的概况 15 3.2 MATLAB产生的历史过程 15 3.3 MATLAB的语言特点 17 3.4 MTALAB的功能 18 4 数字滤波器的设计 21 4.1 双线性变换法设计滤波器 21 4.1.1 双线性变换的基本知识 21 4.1.2 用双线性变换法设计IIR 数字带通滤波 21 4.2 脉冲响应不变法设计滤波器 22 4.2.1 脉冲响应不变法的基本知识 22 4.2.2 用脉冲响应不变IIR数字带通滤波 22 4.3 脉冲响应不变法与双线性变换法的比较 24 4.4 数字滤波器的算法设计 25 4.4.1 巴特奥兹滤波器 25 4.4.2 切比雪夫滤波器 27 4.4.2 椭圆滤波器 29 5 仿真过程 31 5.1 用MATLAB设计滤波器的步骤 31 5.2 设定系统的仿真对象 31 5.3 系统对象滤波器设计方法 31 5.4 MATLAB程序仿真设计 32 5.4.1 产生一个含有50Hz、100Hz和150Hz的混合正弦波信号 32 5.4.2 对混合正弦波信号X进行滤波 33 5.4.3 绘出信号滤波前、后的幅频图 34 5.4.4 创建仿真模型图 35 5.4.5 仿真模块参数设置 36 5.5 系统仿真运行 38 结 论 40 致 谢 41 参考文献 42 郑州科技学院毕业设计（论文）任务书 题目 切比雪夫I型带通数字滤波器设计、仿真与频谱分析 专业 自动化 学号 座机电话号码9 姓名 周志强 一、毕业设计主要内容 学习数字信号处理的知识，掌握数字滤波器的设计方法，掌握用FFT分析信号频谱的方法。学会用Matlab设计程序,并提高用Matlab进行科学研究和产品开发的能力。主要内容：在Matlab环境下编写m文件，用双线性变换法和脉冲响应不变法两种方法设计切比雪夫I型带通数字滤波器，画出滤波器的频率响应特性。用Simulink FDATool进行滤波器仿真。用FFT对滤波前后的离散信号进行频谱分析，画出滤波前后信号的频谱，验证滤波效果，观察频谱泄漏现象，分析误差及产生的原因。 二、基本要求 1.在Matlab环境下编写m文件设计IIR滤波器，画出滤波器的频率响应特性。 2.仿真信号为一个含有50Hz、100Hz和150Hz的混合正弦波sin 2*pi*t*50 + sin 2*pi*t*100 + sin 2*pi*t*150 ，用程序对所设计的滤波器进行滤波模拟仿真计算，画出滤波前后信号的时域波形图。 3.用Matlab Simulink对所设计的滤波器进行模拟仿真，观察打印各显示器的波形。 三、设计成品 1.毕业设计说明书一份； 2.内容包括：理论分析、原理介绍、切比雪夫1型带通数字滤波器Matlab程序设计方法及计算仿真结果截图。 四、1 刘令普.数字信号处理[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社,2002。 2 Oppenheim A V,Schafer R W.Digital signal processing[M].Englewood Cliffs,NJ：Prentice-Hall,1座机电话号码。 4 谭会生，EDA技术基础[M]，长沙：湖南大学出版社，2004。 5 邓重一.滤波器的过去、现在与未来[J].世界电子元器件.2003，13 4 ：48～49 6 张亚妮，基于MATLAB的数字滤波器设计[J]，辽宁工程技术大学学报 2005.24 5 ：716～718 7 李行一.数字信号处理[M].重庆：重庆大学出版社,2002。 8 王世一.数字信号处理[M].北京：北京理工大学出版社，2005。 9 丁磊，潘贞存，丛