西南交通大学DSP原理与应用实验四:IIR滤波器实验分析

简介：
本实验为《DSP原理与应用》课程的一部分，旨在通过实践操作帮助学生深入理解IIR（无限脉冲响应）滤波器的设计和性能分析。参与者将运用MATLAB等软件工具进行模拟实验，探索不同参数设置对滤波效果的影响，并学习如何优化滤波器设计以满足特定的应用需求。通过此过程，学员不仅能掌握基础理论知识，还能提升实际问题解决能力。 西南交通大学DSP原理与应用实验四：IIR滤波器实验的目标是让学生掌握IIR滤波器的设计方法及编程技巧，并深入理解其算法基础以及C语言的应用方式，同时通过实践区分FIR和IIR两种类型的数字滤波器。 该实验重点介绍了一种递归型的无限脉冲响应（IIR）数字滤波技术。这种设计具有反馈回路结构，因此输出不仅依赖于当前输入信号也取决于先前的历史数据，其传递函数形式为：H(z) = (b0 + b1z^(-1) + … + bmz^(-m)) / (1 + a1z^(-1) + … + anz^(-n)) 设计IIR滤波器的核心在于找到一个符合特定频域指标的系统功能，即确保通带和阻带截止频率、衰减程度等都满足预设标准。常见的二阶基本型结构包括直接形式（Direct Form）、标准形式（Canonical）及转换形式。 在实际操作中，设计IIR滤波器可以通过将成熟的模拟滤波器通过双线性变换转化为数字版本来实现。常用的设计方法基于巴特沃兹、切比雪夫和椭圆等原型滤波器类型，并可通过Matlab的FDAtool工具选择合适的模型进行设计。 实验过程中，学生需利用Matlab中的SPtool验证所生成IIR滤波器的有效性和性能表现；具体步骤包括启动Filter Design & Analysis Tool（fdatool），设定滤波器参数及目标响应特性。接着在CCS环境中编译并测试程序代码，并记录时域信号和频谱图结果。 通过此次实验，学生能够熟悉到设计IIR数字滤波器的整个流程及其编程实现细节，同时加深对不同种类滤波技术特性的理解与比较分析能力。