(1)用双线性变换法设计一个巴特沃斯低通IIR数字滤波器。设计指标参数为:在通带内频率低于0.2π时,最大衰减小于1dB;在阻带内[0.3π,π]频率区间上,最小衰减大于15dB。
时间: 2024-12-22 13:27:26 浏览: 10
用双线性变换法设计数字低通IIR滤波器-数字信号处理
双线性变换(Bilinear Transformation)是一种将模拟滤波器转换为数字滤波器的设计方法,它保持了滤波器原始频率响应形状的基本特性。为了设计一个满足条件的巴特沃斯IIR(无限脉冲响应)低通滤波器,我们需要按照以下步骤操作:
1. **确定设计参数**:
- **rp**: 通带内最大衰减限制,这里设为1 dB。
- **rs**: 阻带内最小衰减要求,这里设为15 dB。
- **fs**: 采样频率,假设为整数倍的π,以便双线性变换后的频率域与模拟频率域一致。
2. **计算转换因子**:
设定一个模拟截止频率ωc,通常选择通带的顶点(0.2π),然后计算对应的数字频率ωd:
```math
ω_d = 2 * fs * wp / π
```
3. **模拟滤波器设计**:
根据给定的模拟衰减要求,使用巴特沃斯滤波器公式设计模拟滤波器。例如,对于ωc,需要保证在ω < ωc时衰减<1dB。
4. **应用双线性变换**:
使用双线性变换公式将模拟滤波器的系数转换为数字滤波器的系数:
```math
b[n], a[n] = bilinear(b_s[n], a_s[n])
```
其中b_s[n]和a_s[n]是模拟滤波器的巴氏系数,而b[n]和a[n]分别是转换后的数字滤波器系数。
5. **稳定性和精度检查**:
确保新生成的数字滤波器是稳定的,即所有极点都位于单位圆内部。此外,还要验证其在指定频率范围内的衰减是否满足要求。
由于具体的计算会涉及到复杂的数学运算和数值分析软件,这里没有给出具体的系数。如果你需要实现这个设计,可以使用滤波器设计工具(如Matlab、Python的scipy库等)来进行计算并获取最终的滤波器系数。
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