数字信号处理实验报告三.doc

信息科学与工程学院数字信号处理实验报告三专业班级 姓 名 学 号 实验时间 2013年12月 3日 指导教师 陈华丽 成 绩 实验名称实验三 模拟滤波器及IIR数字滤波器的设计实验内容一、模拟滤波器的设计1. 设计一个巴特沃斯模拟低通滤波器，以满足：通带截止频率，通带最大衰减，阻带截止频率，阻带最小衰减。要求绘出滤波器的幅频特性曲线。（幅度用分贝值表示）代码： Wp=2*pi*5;Ws=2*pi*12;Rp=2;Rs=30;N,Wn=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs,s);B,A=butter(N,Wn,s);W=0:300;h=freqs(B,A,W);H=20*log10(abs(h);plot(W,H);title(巴特沃斯低通滤波器的幅频特性);xlabel(频率/Hz);ylabel(幅度/dB);图像：相关函数2. 设计一个巴特沃斯模拟高通滤波器，以满足：通带截止频率，通带最大衰减，阻带截止频率，阻带最小衰减。要求绘出滤波器的幅频特性曲线。（幅度用分贝值表示）代码：Ws=2*pi*10;Rp=3;Rs=15;N,Wn=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs,s);B,A=butter(N,Wn,high,s);W=0:250;h=freqs(B,A,W);H=20*log10(abs(h);plot(W,H);title(巴特沃斯高通滤波器的幅频特性);xlabel(频率/Hz);ylabel(幅度/dB);图像：3. 设计一个巴特沃斯模拟带通滤波器，以满足：通带范围为10Hz25Hz，阻带截止频率分别为5Hz、30Hz，通带最大衰减为3dB，阻带最小衰减为30dB。要求绘出滤波器的幅频特性曲线。（幅度用分贝值表示）实验内容代码：Wp=2*pi*10,2*pi*25;Ws=2*pi*5,2*pi*30;Rp=3;Rs=30;N,Wn=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs,s);B,A=butter(N,Wn,s);W=0:800;h=freqs(B,A,W);H=20*log10(abs(h);plot(W,H);title(巴特沃斯带通滤波器的幅频特性);xlabel(频率/Hz);ylabel(幅度/dB);图像：4. 设计一个巴特沃斯模拟带阻滤波器，以满足：通带截止频率分别为10HZ、35HZ，阻带截止频率分别为15HZ、30HZ，通带最大衰减为3dB，阻带最小衰减为30dB。要求绘出滤波器的幅频特性曲线。（幅度用分贝值表示）实验内容代码：Wp=2*pi*10,2*pi*35;Ws=2*pi*15,2*pi*30;Rp=3;Rs=30;N,Wn=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs,s);B,A=butter(N,Wn,stop,s);W=0:300;h=freqs(B,A,W);H=20*log10(abs(h);plot(W,H);title(巴特沃斯带阻滤波器的幅频特性);xlabel(频率/Hz);ylabel(幅度/dB);图像：一、 用脉冲响应不变法和双线性变换法设计IIR数字滤波器1. 要求分别用脉冲响应不变法和双线性变换法设计一个数字低通滤波器，以满足：通带截止频率为，阻带截止频率为，通带最大衰减为1dB，阻带最小衰减为15dB，采样间隔设为1s。实验内容2. 用脉冲响应不变法设计一个数字低通滤波器，使其特征逼近一个低通Butterworth模拟滤波器的下列性能指标：通带截止频率，通带最大衰减，阻带截止频率，阻带最小衰减，设采样频率。假设该数字低通滤波器有一个输入信号，其中，。试将滤波器的输出信号与输入信号进行比较。1.Wp=0.2*pi;Ws=0.3*pi;Rp=1;Rs=15;Fs=1;N,Wn=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs,s);b,a=butter(N,Wn,s);bz1,az1=impinvar(b,a,Fs);bz2,az2=bilinear(b,a,Fs);h1,W1=freqz(bz1,az1);h2,W2=freqz(bz2,az2);H1=20*log10(abs(h1);H2=20*log10(abs(h2);subplot(2,1,1)plot(W1/pi,H1);title(脉冲响应不变法实现数字低通滤波器的幅频特性);xlabel(频率/Hz);ylabel(幅度/dB);subplot(2,1,2)plot(W2/pi,H2);title(双线性变换法实现数字低通滤波器的幅频特性);xlabel(频率/Hz); ylabel(幅度/dB);实验内容2.wp=2*pi*2000;ws=2*pi*3000;rp=3;rs=15;Fs=10000;t=0:0.0001:0.01;N,Wn=buttord(wp,ws,rp,rs,s);b,a=butter(N,Wn,s);bz,az=impinvar(b,a,Fs);x=sin(2*pi*1000.*t)+0.5*cos(2*pi*4000.*t);y=filter(bz,az,x);subplot(2,1,1);plot(t,x);xlabel(时间/s); ylabel(频率/rad);subplot(2,1,2);plot(t,y);xlabel(时间/s);ylabel(频率/rad);实验内容分析：通过比较输入信号、输出信号的波形，可以发现该低通滤波器将输入信号中的高频成分0.5*cos(2*pi*4000.*t)滤掉了，只剩下低频成分。实验小结：本次实验是模拟滤波器及IIR数字滤波器的设计。数字滤波器时一个线性时不变离散时间系统，可以滤除信号的一些频率成分或者改变信号的某些特性。实验中要求用冲激响应不变法和双线性