基于IIR型数字滤波器的的设计答辩PPT.pptVIP

基于IIR型的数字滤波器的设计 答辩人： 许 晗 学 号： 班 级： 09通信2班 专 业： 通信工程 所在系： 电子信息工程系 在现代通信系统中，由于信号中经常混有各种噪声和干扰，所以信号分析都是基于滤波器而进行的。与模拟滤波器相比数字滤波器处理有精度高、稳定、灵活、不存在阻抗匹配问题等优点。在数字滤波器中实现IIR滤波器的阶次较低，所用的存储单元较少，效率高，精度高，而且能够保留一些模拟滤波器的优良特性，因此应用很广。Matlab软件则为数字滤波的研究和应用提供了一个直观、高效、便捷的利器。于是，用MATLAB对IIR数字滤波器的设计与仿真研究便显得十分必要。 根据模拟滤波器的设计原理，提出了IIR数字滤波器的设计方法，并在MATLAB环境下实现了IIR 数字滤波器设计和仿真。其主要内容概括为：首先对滤波器的原理和设计进行了介绍；接着描述了IIR数字滤波器的基本概念的和设计方法；接着简单介绍MATLAB，并对IIR数字滤波器在MATLAB环境下如何实现进行了介绍；重点描述了IIR数字滤波器的设计过程，最后设计IIR数字滤波器。 滤波器分为模拟滤波器和数字滤波器。按脉冲响应来分类，数字滤波器分为IIR和FIR，即无限冲激响应滤波器和有限冲激响应滤波器。本设计着重介绍了IIR数字滤波器的设计方法和过程，以下是IIR数字滤波器的主要设计方法。 设计流程 (1)确定数字滤波器的技术指标。 (2)将数字滤波器的技术指标转换成相应的模拟滤 波器的技术指标。 (3)按照模拟低通滤波器的技术指标设过渡模低通滤波器。 (4)用所选的转换方法，将模拟滤波转换成数字滤波器 。 数字滤波器的主要技术指标 (3) 阻尼系数与品质因数 阻尼系数是表征滤波器对角频率为信号的阻尼作用，同时是滤波器中表示能量衰减的一项重要指标，也是与传递函数的极点实部大小相关的一项系数。 (4) 灵敏度 灵敏度是滤波电路设计中的一个重要参数，但该灵敏度与测量仪器或电路系统灵敏度概念不同，该灵敏度越小，标志着电路容错能力越大，稳定性也就越高。 (5) 群延时函数 当滤波器幅频特性满足设计要求时，为保证输出信号失真不超过允许范围，对其相频特性也相应提出了一定要求。在滤波器设计中，常用群延时函数 评价信号经滤波后相位失真程度，越接近常数，信号相位失真越小。 不难发现，利用模拟原型来设计数字滤波器，其重点在于所选取的变换方法，成熟的方法主要有 1 脉冲响应不变法 2 双线性变换法 脉冲响应不变法 脉冲响应不变变换法又称为标准z变换法。它是保证从模拟滤波器变换所得的数字滤波器的单位取样响应h(n)是相应的模拟滤波器的单位脉冲响应ha(t)的等间隔取样值，即 脉冲响应不变法  双线性变换法 双线性变换法是使数字滤波器的频率响应与模拟滤波器的频率响应相似的一种变换方法。为了克服脉冲响应不变法的多值映射这一缺点，我们首先把整个s平面压缩变换到某一中介S1的平面的一横带里（宽度为2π/T，即从-π/T到π/T），然后再通过上面讨论过的标准变换关系z=esT将此横带变换到整个z平面上去，这样就使s平面与z平面是一一对应的关系，消除了多值变换性，也就消除了频谱混叠现象。 双线性变换法 * * IIR滤波器设计方法有两类，经常用到的一类设计方法是借助于模拟滤波器的设计方法进行的。其设计思路是:先设计模拟滤波器得到传输函数，然后将按某种方法转换成数字滤波器的系统函数H(z)。这一类方法是基于模拟滤波器的设计方法相对比较成熟，它不仅有完整的设计公式，也有完整的图表供查阅。更可以直接调用MATLAB中的对应的函数进行设计。另一类是直接在频域或者时域中进行设计的，设计时必须用计算机作辅助设计，直接调用MATLAB中的一些程序或者函数可以很方便地设计出所需要的滤波器。 数字滤波器的主要技术指标 (1) 特征频率参数 滤波器的频率参数主要有： ①通带截止频率：为通带与过渡带的边界点，在该点信号增益到规定的下限。②阻带截频：为阻带于过渡带的边界点，在该点信号衰减到规定的下限。③转折频率：为信号功率衰减到1/2(约为3dB)时的频率，但在多数情况下也常以作为通带或阻带截频。④当电路没有损耗时，固有频率就是其谐振频率。 (2) 增益和衰减 T为取样周期 脉冲响应不变法使得数字滤波器的单位脉冲响应完全模仿模拟滤波器的单位冲激响应，也就是时域逼近良好，一个线性相位的模拟滤波器通过脉冲响应不变法得到的仍然是一个线性相位的数字滤波器。 脉冲响应不变法映射关系 但是，由于