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目 录
摘要................................................................................................................................................2
Abstract..........................................................................................................................................2
1 设计项目要求与说明.................................................................................................................4
2 系统设计.....................................................................................................................................4
2.1 设计思路..............................................................................................................................................4
2.2 设计方法对比......................................................................................................................................4
2.3典型模拟滤波器比较...............................................................................................................5
2.4 设计步骤..............................................................................................................................................6
3 仿真程序的设计与调试.............................................................................................................6
3.1 数字域指标变换成模拟域指标..........................................................................................................6
3.2 数字域频率进行预畸变......................................................................................................................7
3.3 模拟滤波器的设计..............................................................................................................................7
3.4 模拟滤波器变成数字滤波器..............................................................................................................9
3.5 理论计算数字滤波器的仿真.............................................................................................................11
4.程序调试中出现的问题...........................................................................................................12
5. 总结与体会..............................................................................................................................13
参考文献......................................................................................................................................14
附录一 总程序如下....................................................................................................................14
附录二 设计数字滤波器函数总结............................................................................................16
武汉理工大学《数字信号处理》报告
摘要
此报告重点介绍了用双线性不变法设计 IIR 数字滤波器的基本流程,比较
了各种设计方法的优缺点,总结了模拟滤波器的性能特征。最后以双线性不变
法设计了一个高通巴特沃斯 IIR 数字滤波器,介绍了设计步骤,然后在 Matlab
环境下进行了仿真与调试,实现了设计目标。
关键词:Matlab 双线性不变法 IIR 数字滤波器 巴特沃斯 高通
Abstract
This report introduced with emphasis of the basic flow of designing the IIR digit
filter
by the bilinear political reform, compared with each kind of design method's good and
bad points, summarized analog filter's performance characteristic. Finally design one
by the bilinear political reform to pass Butterworth high IIR digit filter, introduced the
design procedure, then has carried on the simulation and the debugging under the
Matlab environment, has achieved the project objective.
2
武汉理工大学《数字信号处理》报告
Key word: Matlab bilinearity political reform
the IIR digital filter pass high butterworth
Matlab 课程设计
——设计一个数字巴特沃斯高通 IIR 滤波器
3
武汉理工大学《数字信号处理》报告
1 设计项目要求与说明
课题要求设计一个 IIR 数字滤波器,高通,采用双线性变换法,用巴特沃斯实
现,用 matlab 软件对其进行仿真与调试。本设计将先说明用双线性法设计 IIR
数字滤波器的原理,然后写出基于 matlab 的软件设计流程。在对设计进行调试,
分析实验数据。
2 系统设计
此部分将详细介绍 IIR 数字滤波器的设计流程,比较各种设计方案的优劣。
2.1 设计思路
IIR滤波器设计的主要方法是先设计低通模拟滤波器,然后转换为高通、带
通或带阻数字滤波器。对于其他如高通,带通,则通过频率变换转换为设计相
应的高通,带通等。在设计的全过程的各个步骤,matlab都提供相应的工具箱
函数,使得IIR数字滤波器设计变得非常简单。总的来说,我的设计思路主要有
以下两种:
思路一:从归一化模拟低通原型出发,先在模拟域内经频率变换成为所需
类型的模拟滤波器;然后进行双线性变换,由S域变换到Z域,而得到所需类型
的数字滤波器。
模拟域 冲激响应不变法
频率变换 双线性变换法
图2-1 先频率变换再离散
思路二:先进行双线性变换,将模拟低通原型滤波器变换成数字低通滤波
器;然后在Z域内经数字频率变换为所需类型的数字滤波器。
数字域
双线性变换法 频率变换
图2-2 先离散再频率变换
以上两种思路都可以,我最后选择了第一种思路进行设计,即先在模拟域
内经频率变换成为所需类型的模拟滤波器;然后进行双线性变换,由S域变换到
Z域,而得到所需类型的数字滤波器。
2.2 设计方法对比
方案一:冲激响应不变法
冲激相应不变法是从时域出发,要求数字滤波器的激响应 h(n)对应于模拟
滤波器 ha(t)的等间隔抽样,h(n)=ha(nT) ,其中 T 是抽样周期,因此时域逼近良
4
归一化模拟
低通原型
模拟高,带通
或带阻
数字高,带通
或带阻
归一化模拟
低通原型
数字原型低
通
数字高,带通
或带阻
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