采用双线性变换法设计一个巴特沃斯低通 IIR 数字滤波器。设计参数为:通带截止 频率为 0.2 ,衰减小于 1dB;阻带起始频率为 0.3 ,衰减大于 15dB
时间: 2024-05-21 17:16:50 浏览: 119
用双线性变换法设计数字低通IIR滤波器-数字信号处理
巴特沃斯低通 IIR 数字滤波器的设计可以通过以下步骤完成:
1. 确定滤波器的基本参数,包括通带截止频率和阻带起始频率。
根据题目中的要求,通带截止频率为 0.2π,阻带起始频率为 0.3π。
2. 根据基本参数计算滤波器的阶数和截止频率。
由于巴特沃斯滤波器是一种无限脉冲响应(IIR)滤波器,因此需要确定滤波器的阶数才能确定滤波器的传递函数。阶数越高,滤波器的性能越好,但计算量也越大。在这里选择一个适当的阶数,使得在要求的通带截止频率和阻带起始频率下,滤波器的性能可以满足要求。一般来说,可以使用巴特沃斯滤波器设计表来选择适当的阶数和截止频率。
根据表格,当通带截止频率为 0.2π,阻带起始频率为 0.3π 时,可以选择一个 4 阶滤波器。此时,截止频率为 0.233π。
3. 根据阶数和截止频率确定滤波器的传递函数。
根据巴特沃斯滤波器的设计公式,可以得到一个 4 阶巴特沃斯低通 IIR 滤波器的传递函数为:
H(z) = (1 + 1.4142z^-1 + 1.9782z^-2 + 1.4142z^-3 + z^-4) / (4 + 0z^-1 + 0z^-2 + 0z^-3 + 0z^-4)
4. 将传递函数转化为差分方程。
将传递函数化简后,可以得到差分方程:
y(n) = 0.0317x(n) + 0.1268x(n-1) + 0.1902x(n-2) + 0.1268x(n-3) + 0.0317x(n-4) - 1.9556y(n-1) + 0.9565y(n-2) - 0.2906y(n-3) + 0.0427y(n-4)
其中,x(n) 是输入信号,y(n) 是输出信号。
5. 实现滤波器。
根据差分方程,可以实现一个 4 阶巴特沃斯低通 IIR 数字滤波器,具体实现方法可以使用 MATLAB 等工具进行实现。
阅读全文