MATLAB数字滤波器设计教程：IIR与FIR滤波器实例

"中国科学技术大学电子工程与信息科学系多媒体通信实验室提供了关于MATLAB数字滤波器设计的实验教程，详细涵盖了IIR滤波器和FIR滤波器的设计方法，包括MATLAB的操作步骤。" 在数字信号处理领域，滤波器设计是至关重要的一个环节，用于对信号进行特定的频率响应特性改造。本教程主要讲解了两种类型的数字滤波器设计：无限 impulse response (IIR) 滤波器和finite impulse response (FIR) 滤波器，并使用MATLAB作为设计工具。 1. MATLAB设计IIR基本示例： - 直接设计数字滤波器：这个例子展示了如何设计一个低通IIR滤波器。采用`buttord`函数计算所需的滤波器阶数`n`和归一化截止频率`Wn`，然后利用`butter`函数生成滤波器系数`b`和`a`。最后，`freqz`函数用于绘制频率响应以验证设计参数。 - 脉冲响应不变法：该方法保持模拟滤波器的脉冲响应不变，通过`butter`函数设计模拟滤波器，然后使用`impinvar`函数将其转换为数字滤波器。 2. MATLAB设计IIR高级示例： - 双线性变换实现Butterworth低通：使用双线性变换设计Butterworth滤波器，可以实现更平滑的频率响应。 - 双线性变换法实现Chebyshev低通（I型）：Chebyshev滤波器具有更陡峭的滚降率，牺牲一些平坦度来换取更好的阻带衰减。 - 低通变换为高通/带通：通过适当的变换，可以将低通滤波器转换为高通或带通滤波器。 3. MATLAB窗函数设计FIR滤波器基本示例： - 低通滤波器实现：使用窗函数方法设计FIR滤波器，例如汉明窗或哈特莱窗，适用于需要线性相位和良好旁瓣性能的应用。 - 带通滤波器实现：同样通过窗函数，但设定不同的窗口和截止频率来实现带通滤波器。 MATLAB中的FilterDesignerTool也是一个强大的工具，可以图形化地设计和分析各种类型的滤波器，包括IIR和FIR，提供了直观的用户界面和多种设计选项。 本教程提供了丰富的MATLAB代码示例，适合学习数字滤波器设计的学生或工程师，通过这些实例可以深入理解滤波器设计原理和MATLAB的滤波器设计工具。同时，教程还强调了实际应用中的参数选择和验证，有助于提升实践能力。如果在学习过程中遇到问题，可以联系编者network@ustc.edu.cn或cxh@ustc.edu.cn获取帮助。