Matlab滤波器设计实验：IIR与FIR滤波器分析

"PB15000134-应奇峻-实验三1" 本实验报告主要探讨了数字信号处理中的滤波器设计及其特性分析，重点在于使用Matlab的滤波器设计工具fdatool。实验目标包括掌握fdatool的使用，理解IIR（无限 impulse响应）和FIR（有限 impulse响应）滤波器的设计方法，以及对这两种滤波器设计差异的了解。 实验中，首先介绍了IIR滤波器的设计。IIR滤波器以其较低的阶数和高效的硬件实现而被广泛使用。实验设计了三种不同类型的IIR滤波器：Chebyshev高通滤波器、低通滤波器和Butterworth带通滤波器。通过调整fdatool的参数，得到了满足特定性能要求的传递函数，并通过幅频特性曲线验证了滤波器的性能。Chebyshev滤波器具有陡峭的滚降率，而Butterworth滤波器则具有平坦的通带和阻带增益。 接着，实验转向了FIR滤波器设计。FIR滤波器因其线性相位和可调谐的频率响应特性而受到青睐。报告中，学生使用Hanning窗设计了一个带通滤波器，展示了不同长度N（滤波器阶数）对滤波器性能的影响。随着N的增加，通带带宽变得更窄，阻带衰减增大，滤波效果提升，同时相位变化周期缩短，相变幅度减小。此外，还提到了矩形窗和Blackman窗等不同窗口函数对滤波器性能的影响，但具体内容未给出。 实验结果表明，通过fdatool可以方便地设计和分析各种类型的滤波器，不仅能够直观地调整参数以满足不同的系统需求，而且可以深入理解滤波器的工作原理。对于IIR滤波器，其结构通常更为复杂，但可以以较低的计算资源实现复杂的滤波效果。相反，FIR滤波器虽然可能需要更高的计算资源，但其线性相位和精确的频率选择性使其在某些应用中更有优势。 该实验旨在提高学生对数字信号处理中滤波技术的理解，通过实践操作加深理论知识，并且为今后的信号处理工作提供了实用的工具和技能。