实验四IIR数字滤波器设计及软件实现.docx

实验四：IIR数字滤波器设计及软件实现 一．实验目的 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。 二．实验原理 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）。 实验程序框图： 调用函数mstg产生st，自动画图 显示st的时域波形和幅频特征曲线 调用ellipord和ellip分别设计三个椭圆滤 波器，并画图显示其幅频响应特征曲线。 调用filter，用三个滤波器分别对信号st进行滤波，分别 出三路不一样载波频次的调幅信号y1(n)、y2(n)和y3(n) 画图显示y1(n)、y2(n)和y3(n)的时域波形和幅频特征曲线 End 三.实验内容及步骤 （1）调用信号产生函数该函数还会自动画图显示st号时域混叠没法在时域分别。  mstg产生由三路克制载波调幅信号相加组成的复合信号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 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。 主要程序： 信号发生函数mstg清单： functionst=mstg N=800; Fs=10000; T=1/Fs; Tp=N*T; t=0:T:(N-1)*T; k=0:N-1; f=k/Tp; fc1=Fs/10; fm1=fc1/10; fc2=Fs/20; fm2=fc2/10; fc3=Fs/40; fm3=fc3/10; xt1=cos(2*pi*fm1*t).*cos(2*pi*fc1*t); xt2=cos(2*pi*fm2*t).*cos(2*pi*fc2*t); xt3=cos(2*pi*fm3*t).*cos(2*pi*fc3*t); st=xt1+xt2+xt3; fxt=fft(st,N); subplot(3,1,1); plot(t,st); grid; xlabel('t/s'); ylabel('s(t)'); axis([0,Tp/8,min(st),max(st)]); title('as(t)'); subplot(3,1,2); stem(f,abs(fxt)/max(abs(fxt)),'.'); grid; title('(b)s(t)的频谱'); axis([0,Fs/5,0,1.2]); xlabel('f/Hz'); ylabel('幅度'); 各个特别画图函数的实现： 1.tplot函数： functiontplot(xn,T,yn) %时域序列连续曲线画图函数 xn:信号数据序列，yn:画图信号的纵坐标名称（字符串） T为采样间隔 n=0:length(xn)-1; t=n*T; plot(t,xn); xlabel('t/s');ylabel(yn); axis([0,t(end),min(xn),1.2*max(xn)]) 2.myplot:函数： functionmyplot(B,A) %时域失散系统消耗函数画图 %B为系统函数分子多项式系数向量 %A为系统函数分母多项式系数向量 [H,W]=freqz(B,A,1000); m=abs(H); plot(W/pi,20*log10(m/max(m)));gridon; xlabel('\omega/\pi');ylabel('幅度(dB)') axis([0,1,-80,5]);title('消耗函数曲线'); 1.滤波器参数的选用： 对载波频次为 250Hz的条幅信号，能够用低通滤波器分别，其指标为 带截止频次 fp 280Hz，通带最大衰减 p 0.1dBdB； 阻带截止频次 fs 450Hz，阻带最小衰减 s 60dBdB， 对载波频次为 500Hz的条幅信号，能