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实验四IIR及FIR数字滤波器设计及软件实现实验报告计划 实验四IIR及FIR数字滤波器设计及软件实现实验报告计划 实验四IIR及FIR数字滤波器设计及软件实现实验报告计划 . 数字信号办理 实验报告 实验四 IIR 数字滤波器设计及软件实现 ( 一) FIR 数字滤波器设计及软件实现 （二） 2018年 11 月28 日 . . 一、实验目的 ( 实验 4_1) 1）熟习用双线性变换法设计 IIR 数字滤波器的原理与方法；（ 2）学会调用 MATLAB 信号办理工具箱中滤波器设计函数（或滤 波器设计剖析工具 fdatool ）设计各样 IIR 数字滤波器，学会依据滤波需求确立滤波器指标参数。 3）掌握 IIR 数字滤波器的 MATLAB 实现方法。 4）经过察看滤波器输入输出信号的时域波形及其频谱，成立数字滤波的观点。 （实验 4_2 ） 1）掌握用窗函数法设计FIR 数字滤波器的原理和方法。 2）掌握用等涟漪最正确迫近法设计FIR 数字滤波器的原理和方法。 3）掌握 FIR 滤波器的迅速卷积实现原理。 4）学会调用 MATLAB 函数设计与实现 FIR 滤波器。 二、实验原理与方法 （实验 4_1 ） 设计 IIR 数字滤波器一般采纳间接法 （脉冲响应不变法和双线性变换 法），应用最宽泛的是双线性变换法。基本设计过程是：①先将给定 的数字滤波器的指标变换成过渡模拟滤波器的指标； ②设计过渡模 . . 拟滤波器；③将过渡模拟滤波器系统函数变换成数字滤波器的系统函 数。 MATLAB 信号办理工具箱中的各样 IIR 数字滤波器设计函数都是 采纳双线性变换法。 第六章介绍的滤波器设计函数 butter 、cheby1 、 cheby2 和 ellip 能够分别被调用来直接设计巴特沃斯、切比雪夫 1、 切比雪夫 2 和椭圆模拟和数字滤波器。 本实验要求读者调用如上函数 直接设计 IIR 数字滤波器。 本实验的数字滤波器的 MATLAB 实现是指调用 MATLAB 信号办理工具箱 函数 filter 对给定的输入信号 x(n) 进行滤波，获得滤波后的输出信 号 y(n ）。 三、实验内容及步骤 （实验 4_1 ） 1）调用信号产生函数mstg 产生由三路克制载波调幅信号相加 组成的复合信号 st ，该函数还会自动画图显示 st 的时域波形和幅频 特征曲线，如图 1 所示。由图可见，三路信号时域混叠没法在时域分 离。但频域是分别的，所以能够经过滤波的方法在频域分别，这就是 本实验的目的。 . . 图 1三路调幅信号 st 的时域波形和幅频特征曲线 （2）要求将 st 中三路调幅信号分别， 经过察看 st 的幅频特征曲 线，分别确立能够分别 st 中三路克制载波单频调幅信号的三个滤波 器（低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器）的通带截止频次和阻带 截止频次。要求滤波器的通带最大衰减为 0.1dB, 阻带最小衰减为 60dB 。 提示：克制载波单频调幅信号的数学表示式为 s(t) cos(2 f0t)cos(2 fct) 1 [cos(2 ( f c f0 )t ) cos(2 ( f c f0 )t )] 2 此中， cos(2 fc t) 称为载波， f c 为载波频次， cos(2 f0 t) 称为单频调制信 号， f 0 为调制正弦波信号频次，且知足 fc f 0 。由上式可见，所谓抑 制载波单频调幅信号，就是 2 个正弦信号相乘，它有 2 个频次成分： 和频 fc f 0 和差频 f c f0 ，这 2 个频次成分对于载波频次 f c 对称。所以， 1 路克制载波单频调幅信号的频谱图是对于载波频次 f c 对称的 2 根谱 线，此中没有载频成分， 故取名为克制载波单频调幅信号。 简单看出， 图 1 中三路调幅信号的载波频次分别为 250Hz 、500Hz 、1000Hz 。如 . . 果 调 制 信 号 m(t) 具 有 带 限 连 续 频 谱 ， 无 直 流 成 分 ， 则 s(t ) m(t )cos(2 f ct) 就是一般的克制载波调幅信号。其频谱图是对于载 波频次 f c 对称的 2 个边带（上下面带），在专业课通讯原理中称为双边带克制载波 (DSB-SC) 调幅信号 , 简称双边带 (DSB) 信号。假如调 制信号 m(t) 有直流成分，则 s(t) m(t )cos(2 fct ) 就是一般的双边带调幅 信号。其频谱图是对于载波频次 f c 对称的 2 个边带（上下面带），并 包括载频成分。 3）编程序调用 MATLAB 滤波器设计函数 ellipord 和 ellip 分别 设计这三个椭圆滤波器，并画图显示其幅频响应特征曲