[优秀毕业设计精品] 基于Matlab的IIR数字滤波器设计.doc

摘要在现代通信系统中，由于信号中经常混有各种复杂成分，所以很多信号分析都是基于滤波器而进行的，而数字滤波器是通过数值运算实现滤波，具有处理精度高、稳定、灵活、不存在阻抗匹配问题，可以实现模拟滤波器无法实现的特殊滤波功能。数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即无限长冲激响应(IIR)数字滤波器和有限长冲激响应(FIR)数字滤波器。实现IIR滤波器的阶次较低，所用的存储单元较少，效率高，精度高，而且能够保留一些模拟滤波器的优良特性，因此应用很广。Matlab软件以矩阵运算为基础，把计算、可视化及程序设计有机融合到交互式工作环境中，并且为数字滤波的研究和应用提供了一个直观、高效、便捷的利器。尤其是Matlab中的信号处理工具箱使各个领域的研究人员可以直观方便地进行科学研究与工程应用。本文首先介绍了数字滤波器的概念，分类以及设计要求。接着利用MATLAB函数语言编程，用信号处理图形界面FDATool来设计滤波器以及Sptool界面设计的方法，并用FDATool模拟IIR数字滤波器处理信号。重点设计ChebyshevI型和ChebyshevII型数字低通滤波器,并介绍最优化设计。【关键字】IIR滤波器FDAToolSptoolSimulink毕业设计（论文）ABSTRACTInmoderncommunicationsystems,Becauseoftenmixedwithvarioussignalcomplexcomponents,Somanysignalanalysisisbasedonfilters,andthedigitalfilterisrealizedthroughnumericalcomputation,digitalfiltersfilterwithhighprecision,stabilityandflexibility,dontexist,canrealizetheimpedancematchingsimulatingthespecialfiltercannotachievefilterfunction.Digitalfilteraccordingtoitsimpulseresponsefunctionandcharacteristicsofthetimecanbedividedintotwokinds,namelytheinfiniteimpulseresponse(IIR)digitalfilterandfiniteimpulseresponse(FIRdigitalfilters).TheorderofrealizingIIRfilterisused,lowandhighefficiencylessstorageunit,highprecision,andcankeepsomesimulationcharacteristicsoffilter,soitiswidelyused.Matlabsoftwarebasedonmatrixcomputation,thecalculation,visualizationandprogramdesignoforganicintegrationtointeractiveenvironmentfordigitalfilter,andtheresearchandapplicationofprovidesanintuitive,efficientandconvenienttool.EspeciallyintheMatlabsignalprocessingtoallareasofresearchtoolboxpersonnelcaneasilyforscientificresearchandengineeringapplication.Thispaperintroducestheconceptofdigitalfilter,classificationanddesignrequirements.ThenusingMATLABlanguageprogramming,withfunctionsofsignalprocessingFDAToolgraphicalinterfacedesignofinterfacedesignandSptoolfilter,andFDAToolanalogsignalprocessingIIRdigitalfilter.KeydesignChebyshevtypeIandIIdigitalChebyshevlowpassfilter,andintroducesoptimizationdesign.【Keywords】IIRFilterFDAToolSptoolSimulink毕业设计（论文）目录前言.第一章数字滤波器.第一节数字滤波器的概念.第二节数字滤波器的分类.第三节数字滤波器的设计要求.第二章IIR数字滤波器设计方法.第一节IIR数字滤波器的设计步骤.第二节用脉冲相应不变法设计IIR数字滤波器.一、设计原理.二、脉冲响应不变法优缺点.第三节双线性变换法设计IIR数字滤波器.一、设计原理.二、双线性变换法优缺点.第三章IIR滤波器的MATLAB设计.第一节IIR数字滤波器的典型设计法.第二节IIR数字滤波器的直接设计法.第三节FDATool介绍和界面设计.第四节FDATOOL设计IIR数字滤波器.第五节SIMULINK仿真IIR滤波器.总结.致谢.参考文献.结束语.-前言随着信息时代和数字世界的到来，数字信号处理已成为当今一门极其重要的学科和技术领域。目前数字信号处理在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。在数字信号处理中起着重要的作用并已获得广泛应用的是数字滤波器（DF，DigitalFilter），根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类：无限冲激响应IIR（InfiniteImpulseResponse）滤波器和有限冲激响应FIR（FiniteImpulseResponse）滤波器。与FIR滤波器相比，IIR的实现采用的是递归结构，极点须在单位圆内，在相同设计指标下，实现IIR滤波器的阶次较低，即所用的存储单元少，从而经济效率高。MATLAB是英文MATrixLABoratory(矩阵实验室)的缩写。它是美国的MathWorks公司推出的一套用于科学计算和图形处理可视化、高性能语言与软件环境。MATLAB的信号处理工具箱是专门应用于信号处理领域的专用工具箱，它的两个基本组成就是滤波器的设计与实现部分以及谱分析部分。工具箱提供了丰富而简便的设计，使原来繁琐的程序设计简化成函数的调用。只要以正确的指标参数调用相应的滤波器设计程序或工具箱函数，便可以得到正确的设计结果，使用非常方便。