云师大数字信号处理实验11第二篇实验五数字滤波器的优化设计题稿.doc
文本预览下载声明
本科学生综合性实验报告
学号 124090380 姓名
学院 物理与电子信息学院 班级 电子
实验课程名称 数字信号处理实验
教师及职称
开课学期 201 至 201 学年 下 学期
填报时间 201 年 6 月 1 日
云南师范大学教务处编印
实验设计方案及内容
实验序号 设计题目 实验时间 201年6月1日 实验室 同析3栋313 设计要求
用Matlab根据技术指标设计一个数字低通滤波器,对于滤波器的类型可以自行选择(如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等)。Matlab原程序+仿真波形+技术指标。
深刻理解IIR数字低通滤波器的特性,掌握IIR数字低通滤波器的设计原理与设计方法,以及IIR数字低通滤波器的应用。 2. 设计原理
IIR数字滤波器一般为线性时不变的因果离散系统,N阶IIR数字滤波器的系统函数可以表达为的有理多项式,即
系数中至少有一个非零。对于因果IIR数字滤波器,满足。
IIR数字滤波器的设计主要通过成熟的模拟滤波器设计方法来实现。首先在频域将数字滤波器设计指标转换为模拟滤波器设计指标,将任意模拟滤波器转换为原型模拟低通滤波器设计指标,根据模拟低通滤波器设计指标设计出模拟低滤波器,由经过相应的复频率转换得到,由经过脉冲响应不变法或双线性变换法得到所需的IIR数字滤波器。
Butterworth滤波器设计
Butterworth滤波器是通带、阻带都单调衰减的滤波器。
(1)调用buttord函数确定巴特沃思滤波器的阶数,格式为:[N,Wc]=buttord(Wp,Ws,Ap,As)
其中:
输入参数
Ap,As为通带最大衰减和阻带最小衰减,以dB为单位。
2)Wp,Ws为归一化通带截频和阻带截频,归一化频率=。因此0Wp,Ws1,1对应数字频率(rad)、模拟域抽样频率的一半(Hz)。
输出参数
1)N为滤波器的阶数。
2)Wc为3dB截频:0Wc1。对于带通和带阻滤波器,Wc=[W1,W2]为矩阵,W1和W2分别为通带的上、下截频。
(2)调用butter函数设计出巴特沃思滤波器,格式为:[b,a]=butter(N,Wc,options),其中:
1)N和Wc是buttord函数返回的参数,含义见上。
2)Options=’low’,’high’,’bandpass’,’stop’,分别对应低通、高通、带通、带阻,默认情况下,为低通或带通。
3)b和a为设计出的IIR数字滤波器的分子多项式和分母多项式的系数。
2.Chebyshev I型滤波器设计
Chebyshev I型滤波器为通带纹波控制器:在通带呈现纹波特性,在阻带单调衰减。
[N,Wc]=cheb1ord(Wp,Ws,Ap,As)
[b,a]=cheby1(N,Ap,Wc,options)
参数含义与butter中参数一致。
3.Chebyshev Ⅱ型滤波器设计
Chebyshev Ⅱ型滤波器为阻带纹波控制器:在阻带呈现纹波特性,在通带单调衰减。
[N,Wc]=cheb2ord(Wp,Ws,Ap,As)
[b,a]=cheby2(N,As,Wc,options)
4.椭圆滤波器设计
椭圆滤波器在通带和阻带都呈现纹波特性。
[N,Wc]=ellipord(Wp,Ws,Ap,As)
[b,a]=ellip(N,Ap,As,Wc,options)
5.利用MATLAB实现脉冲响应不变法
MATLAB提供的impinvar(num,den,Fs)函数,可实现利用脉冲响应不变法将模拟滤波器转换为数字滤波器,其调用形式为:
[numd,dend]= impinvar(num,den,Fs)
式中num和den分别表示模拟滤波器系统函数的分子多项式系数和分母多项式系数,Fs是脉冲响应不变法中的抽样频率,单位是Hz。输出变量numd和dend分别表示数字滤波器的系统函数分子多项式系数和分母多项式系数。
3.实验设备
安装有MATLAB软件平台的计算机。
4.注意事项
在使用MATLAB时应注意中英输入法的切换,在中文输入法输入程序时得到的程序代码是错误的;
MATLAB中两个表达式x、y累乘(点乘)表示为x.*y,中间有个‘.’;两个表达式点除表示为x./y;
(3)使用MATLAB编写程序时,应新建一个.m文件,而不是直接在Comandante窗口下编写程序。 5.设计源程序及结果
技术指标:,,,,将其设计成IIR数字低通滤波器。(p153,4
显示全部