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吉林建筑工程学院 电气与电子信息工程学院 数字信号处理课程设计报告 设计题目： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 杨佳 吴贺君 设计时间： 2013.01.07－2013.01.11 数字信号处理设计报告 一、设计的作用、目的 目的：课程设计是理论学习的延伸，是掌握所学知识的一种重要手段，对于贯彻理论联系实际、提高学习质量、塑造自身能力等于有特殊作用。本次课程设计一方面通过MATLAB仿真设计内容，使我们加深对理论知识的理解，同时增强其逻辑思维能力，另一方面对课堂所学理论知识作一个总结和补充。 作用:××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××（小四号宋体） 设计任务及要求 任务：根据 IIR 滤波器的特点， MATLAB 坏境下用双线性变换法设计 IIR 数字滤波器。利用 MATLAB 设计滤波器，可以随时对比设计要求和滤波器特性 调整参数，直观简便，极大的减轻了工作量，有利于滤波器设计的最优化。 要求：1.掌握双线性变换法及脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器以及窗函数法设计FIR数字滤波器的原理、具体方法及计算机编程 2.观察双线性变换法、脉冲响应不变法及窗函数法设计的滤波器的频域特性，了解各种方法的特点 3.用MATLAB画出三种方法设计数字滤波器的幅频特性曲线，记录带宽和衰减量，检查结果是否满足要求。 三、设计内容 设计内容：已知通带截止频率,通带最大衰减,阻带截止频率，阻带最小衰减，T=1ms，按照以上技术要求，用脉冲响应不变法和双线性变换法设计巴特沃斯数字低通滤波器，并观察所设计数字滤波器的幅频特性曲线。 四、设计原理 4.1数字低通滤波器的设计原理 滤波器的种类很多，从功能上可分为低通、高通、带通和带阻滤波器， 每一种又有模拟滤波器和数字滤波器两种形式。如果滤波器的输人和输出都 是离散时间信号，则该滤波器的冲击响应也必然是离散的，这种滤波器称之 为数字滤波器。数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过 对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。数字滤波器也是具有一定 传输选择特性的数字信号处理装置，其输入、输出均为数字信号，实质上是 一个由有限精度算法实现的线性时不变离散系统。 IIR 数字滤波器采用递归型结构，即结构上带有反馈环路。IIR 滤波器运 算结构通常由延时、乘以系数和相加等基本运算组成，可以组合成直接型、 正准型、级联型、并联型四种结构形式，都具有反馈回路。数字滤波器根据 其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即无限长冲激响应(IIR)数字滤波 器和有限长冲激响应(FIR)数字滤波器。 （介绍滤波器的相关知识） ××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××（小四号宋体） 4.2变换方法的原理 （介绍变换方法的相关知识）×××××××××××××××××××××××××××××××××××（小四号宋体） 五、设计步骤 （1）将给出的数字滤波器的技术指标转换为模拟滤波器的技术指标； （2）根据转换后的技术指标设计模拟低通滤波器H(s)； （3）在按一定规则将H(s)转换为H(z)； 若所设计的数字滤波器是低通的，那么上述设计工作可以结束，若所设计 的是高通、带通或者带阻滤波器，那么还有步骤： （4）将高通、带通或者带阻数字滤波器的技术指标先转化为低通滤波器的技术 指标，然后按上述步骤(2)设计出模拟低通滤波器H(s)，再将H(s)转换为所需的 H(z)。 数字低通滤波器MATLAB编程及幅频特性曲线 MATLAB语言编程 wp=400*pi; ws=600*pi; Ap=1; As=25; T=0.001;fs=1/T; T=0.001;fs=1/T;[N,Wn]=buttord(wp,ws,Ap,As,s); [b,a]=butter(N,Wn,s); [numd,dend]=impinvar(b,a,fs); w=linspace(0,pi,500); h=freqz(numd,dend,w);subplot(1,2,1); plot(w,20*log10(abs(h)));xlabel(频率);ylabel(幅度/dB);grid; title(脉冲响应不变法); wp=400*pi; ws=600*pi; Ap=1; As=25; T=0.001;fs=1/T; [N,Wn]=butt