实验四IIR/FIR数字滤波器设计与软件实现.pdf

简介：
数字滤波器的设计部分及其在软件中的实现方案构成了本实验的核心内容。本实验报告概述了IIR数字滤波器与FIR数字滤波器的设计及其软件实现。其包含以下主要内容：了解使用双线性变换法实现IIR数字滤波器的过程；熟练掌握了基于MATLAB平台实现IIR和FIR数字滤波器的方法；深入理解并掌握窗函数法设计FIR数字滤波器的理论与具体步骤；系统学习了等波纹最佳逼近法在FIR滤波器设计中的应用原理及其实现步骤。基于IIR算法的数字滤波器设计与软件开发 IIR数字滤波器的设计主要通过双线性变换方法进行。该方法将给定数字滤波器的技术指标对应到过渡模拟滤波器的指标，并以此为基础设计过渡模拟滤波器，最终将系统的传递函数转换为所需的数字滤波器系统函数。在 MATLAB 的信号处理工具包中，所有用于IIR数字滤波器设计的函数均基于双线性变换方法实现。在实验过程中，读者需要通过上述工具包中的函数来完成IIR数字滤波器的设计任务。在实验中，我们首先利用信号产生函数 mstg 构建由三路抑制载波调幅信号相加构成的复合信号 st。接着，通过分离 st 中的三个调幅信号，并对 st 的幅频特性曲线进行分析，识别出适合分离这三路抑制载波单频调幅信号的低通滤波器、带通滤波器和高通滤波器各自的通带截止频率以及阻带截止频率。确保这些滤波器在通带内的最大衰减为 0.1dB，在阻带内的最小衰减达到60dB。在IIR数字滤波器的合成过程中，我们利用MATLAB滤波器设计函数ellipord和ellip各自构建了三个椭圆型滤波器，并绘制其幅频响应特性曲线。随后，我们利用滤波器实现函数filter对信号st进行三次滤波处理，提取出其中包含的三路不同载波频率的调幅信号y1(n)、y2(n)和y3(n)，并分别生成这些时域信号的波形图以观察分离效果。FIR数字滤波网络的软硬件一体化开发方案FIR数字滤波器设计主要基于窗函数法和等波纹优化技术。在本实验中，我们利用xtg函数生成包含加性噪声的信号xt，并实现了对xt及其频谱的自动显示。随后，我们深入复习了第七章中关于用窗函数法和等波纹最佳逼近法设计FIR数字滤波器原理的内容，并通过MATLAB函数完成了FIR滤波器的设计与实现工作。经过测试的数据展示了各项性能指标的表现。通过实验，我们可以学习 IIR 和 FIR 数字滤波器的设计与软件编程。掌握滤波器设计函数的调用、滤波器实现方法以及使用窗函数法和等波纹最佳逼近法设计 FIR 滤波器的原理和步骤。实验结果表明，我们可以成功地通过编程实现 IIR 和 FIR 数字滤波器，并分离出信号中的不同载波频率调幅信号。