基于MATLAB的IIR數(shù)字濾波器設(shè)計

1.5萬字 28頁


摘 要
隨著信息時代和數(shù)字世界的到來，數(shù)字信號處理已成為今天一門極其重要的學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域。數(shù)字信號處理在通信、語音、圖像、自動控制、雷達(dá)、軍事、航空航天、醫(yī)療和家用電器等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在數(shù)字信號處理應(yīng)用中，數(shù)字濾波器十分重要并已獲得廣泛應(yīng)用。
數(shù)字濾波是數(shù)字信號處理的重要內(nèi)容，數(shù)字濾波器可分為IIR和FIR兩大類。對于IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計，需要借助模擬原型濾波器，再將模擬濾波器轉(zhuǎn)化為數(shù)字濾波器，文中采用的設(shè)計方法是脈沖響應(yīng)不變法、雙線性變換法和完全函數(shù)設(shè)計法。本文根據(jù)IIR濾波器的特點，在MATLAB壞境下分別用雙線性變換法、脈沖響應(yīng)不變法以及完全函數(shù)設(shè)計法設(shè)計IIR。
關(guān)鍵詞 數(shù)字濾波器；IIR ；FIR ；MATLAB


ABSTRACT
Along with the information age and the digital world arrival, the digital signal processing has become a now extremely important discipline and the area of technology.The digital signal processing in the correspondence, the multitudinous domains the pronunciation such as the image, the automatic control, the radar, the military, the aerospace, the medical service and the domestic electric appliances and so on have obtained the widespread application.In the digital signal processing application, the digital filter are extremely important and have obtained the widespread application.
The digital filter are the digital signal processing important content, the digital filter may divide into IIR and the FIR two main kinds. As for the IIR digital filter design, we need the help of analog prototype filter, and then transform analog filter into digital filter. In the paper we use the design of the pulse response invariable method, the bilinear method and full function design;.This article according to the IIR filter characteristic, uses the bilinearity method, the pulse response invariable method and full function of transformation under the MATLAB bad boundary to design IIR.
Keywords Digtial Filter;IIR;FIR;MATLAB

目 錄
1 插圖清單……………………………………………………………………………………2
中文摘要……………………………………………………………………………………3
英文摘要……………………………………………………………………………………4
引言………………………………………………………………………………………5
2 IIR數(shù)字濾波器及MATLAB語言概述…………………………………………………6
2.1 數(shù)字濾波器的定義和分類………………………………………………………………6
2.2 MATLAB概述…………………………………………………………………………7
3 IIR濾波器設(shè)計方法簡介…………………………………………………………………8
3.1 IIR數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)及特點……………………………………………………8
3.2 數(shù)字濾波器的設(shè)計方法…………………………………………………………………8
4 雙線性變換法和脈沖響應(yīng)法的比較……………………………………………………10
4.1脈沖響應(yīng)不變法…………………………………………………………………………10
4.2 雙線性變換法……………………………………………………………………………12
4.3 兩種方法的優(yōu)缺點………………………………………………………………………16
5 IIR濾波器在實際生活中的應(yīng)用………………………………………………………19
6 總結(jié)………………………………………………………………………………………26
7 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………27
8 致謝………………………………………………………………………………………28
插圖清單
圖1巴特沃斯數(shù)字低通濾波器幅頻特性曲線…………………………………………9
圖2巴特沃斯模擬和數(shù)字低通濾波器幅頻特性曲線…………………………………12
圖3 雙線性變換的映射關(guān)系……………………………………………………………13
圖4 四階巴特沃斯數(shù)字濾波器幅頻響應(yīng)曲線…………………………………………15
圖5 信號時域波形………………………………………………………………………20
圖 6 信號頻譜分析圖……………………………………………………………………21
圖 7 IIR數(shù)字低通濾波器幅頻-相頻特性………………………………………………22
圖 8 濾波前后信號頻譜和波形對比……………………………………………………22
圖9 IIR數(shù)字低通濾波器幅頻-相頻特性………………………………………………23
圖10 濾波前后信號頻譜和波形對比……………………………………………………24
圖11 IIR數(shù)字低通濾波器幅頻-相頻特性………………………………………………25
圖12 濾波前后信號頻譜和波形對比……………………………………………………25



參考文獻(xiàn)
[1] 丁玉美，高西全等．?dāng)?shù)字信號處理[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2000．
[2] 程佩青，數(shù)字信號處理教程[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2003．
[3] 羅軍輝，羅勇江等．MATLAB7.0在數(shù)字信號處理中的應(yīng)用[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2005．
[4] 郭仕劍，王寶順等．MATLAB7.X數(shù)字信號處理[M]．北京：人民郵電出版社，2006．
[5] 門愛東，楊波等．?dāng)?shù)字信號處理.北京：人民郵電出版社，2003.
[6] 余成波，楊菁等．?dāng)?shù)字信號處理及MATLAB實現(xiàn)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2005．
[7] T.W.ParksandC.S.Burrus．DigitalFilterDesign.NewYork,NewYork:Wiley-Interscience,1987．
[8] S.K.Mitra．Digital Signal Processing:A Computer-Based Approach.
NewYork,NewYork:McGraw-Hill,thirded,2006．
[9] 趙琳，王淑偉，邢帆．基于 Matlab的數(shù)字濾波器設(shè)計方法研究[J]．產(chǎn)業(yè)與科技論壇．2008（9）．157~158
[10] 《信號與系統(tǒng)》(第二版) 西安交大出版社1998 劉樹棠譯
[11] 《數(shù)字信號處理》(上冊) 國防工業(yè)出版社 鄒理和
[12] 《信號與線性系統(tǒng) 》 西安交大出版社 1999年版 閻鴻森等