基于双线性变换法的IIR数字带通滤波器的设计.doc

简介：
本文档探讨了采用双线性变换方法设计无限冲激响应(IIR)数字带通滤波器的过程与技术细节，详细分析其频率特性并优化参数设置。 本设计任务主要涉及基于双线性变换法的IIR数字带通滤波器设计。学生需要在指定的技术指标下，使用双线性变换法来设计一个IIR数字高通滤波器，并通过MATLAB软件进行实际的信号处理操作。具体要求包括设定合适的频率点fp和fs，确定Ap和As的衰减规格，以及利用wavread函数处理.wav格式的语音信号。设计完成后，需要对比分析滤波前后的语音信号变化。 首先介绍数字滤波器的概念：它是信号处理中的重要工具，能够对数字信号进行特定的频率选择性操作，如去除噪声、突出某些频率成分或抑制其他成分。在数字信号处理系统中，数字滤波器相比模拟滤波器具有稳定性和灵活性的优势，可以精确地实现各种复杂的滤波特性。 接下来是IIR数字滤波器设计原理：无限冲击响应（IIR）滤波器是一种递归型滤波器，通过反馈结构实现对输入信号的连续响应。双线性变换法是设计IIR滤波器的一种常用方法，它将s域的模拟滤波器转换为z域的数字滤波器，保持了滤波器的频率响应特性，并解决了频率混叠问题。 然后说明具体的设计步骤：首先根据给定的技术指标（通带边缘频率fp、通带增益Ap、阻带边缘频率fs和阻带衰减As），在模拟域设计一个合适的模拟高通滤波器。接着，通过双线性变换将这个模拟滤波器转化为数字滤波器，并保持其原有的频率特性。 接下来介绍MATLAB实现：使用MATLAB中的wavread函数读取.wav格式的语音信号并将其转换为数字信号；然后应用设计好的IIR滤波器进行处理。利用plot函数绘制时域波形，通过fft计算和展示频谱以直观比较滤波效果，并用soundsc函数回放原始与滤波后的语音文件。 最后列出参考资料：《数字信号处理原理及其MATLAB实现》（作者从玉良）及《数字信号处理理论、算法与实现》（作者胡广书），这些书籍提供了关于数字滤波器设计和MATLAB应用的详细知识。同时，任务的时间安排是从2010年6月24日到28日。 通过这个任务，学生不仅能够掌握IIR数字滤波器的基本理论和技术细节，还能提高在MATLAB环境下的编程能力和信号处理的实际操作能力。这对于理解并运用数字信号处理技术具有重要的教育意义。