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毕业论文:基于Matlab的IIR数字滤波器的设计与仿真 毕业论文:基于Matlab的IIR数字滤波器的设计与仿真

格式:word 上传:2025-07-20 22:47:14

《毕业论文:基于Matlab的IIR数字滤波器的设计与仿真》修改意见稿

1、“.....它的基本工作原理是利用离散系统特性对系统输入信号进行加工和变换,改变输入序列的频谱或信号波形,让有用频率的信号分量通过,抑制无用的信号分量输出。数字滤波器和模拟滤波器有着相同的滤波概念,数字滤波器根据其单位脉冲响应的性质可分为无限长单位脉冲响应滤波器和有限长单位脉冲响应滤波器两种,按其频率响应特性可分为低通高通带通带阻等类型,与模拟滤波器相比,数字滤波器除了具有数字信号处理的固有优点外,还有灵活性强稳定性好滤波精度高等优点。第章滤波器的基本概念滤波器的定义滤波器是种用来消除干扰杂讯的器件,凡是可以使信号中特定的频率成分通过,而极大地衰减或抑制其他频率成分的装置或系统都称之为滤波器,相当于频率筛子。滤波器的功能就是允许部分频率的信号顺利的通过,而另外部分频率的信号则受到较大的抑制,它实质上是个选频电路。滤波器中,把信号能够通过的频率范围,称为通频带或通带反之......”

2、“.....在阻带内的电压增益为零实际滤波器的通带和阻带之间存在定频率范围的过渡带。滤波器的发展在近代电信设备和各类控制系统中,滤波器应用极为广泛在所有的电子部件中,使用最多,技术最为复杂的要算滤波器了。滤波器的优劣直接决定产品的优劣,所以,对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。年美国和德国科学家分别发明了滤波器,美国第个多路复用系统的出现,世纪年代无源滤波器日趋成熟,年代起由于计算机技术集成工艺和材料工业的发展,滤波器发展上了个新台阶,并且朝着低功耗高精度小体积多功能稳定可靠和价廉的方向努力,年代以后的主攻方向为小体积多功能高精度稳定可靠导致有源滤波器数字滤波器开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展,到年代后期,上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用,年代,致力于各类新型滤波器的研究,努力提高性能并逐渐扩大应用范围......”

3、“.....当然,对滤波器本身的研究仍在不断进行。我国于年代后广泛使用滤波器,当时主要用于话路滤波和报路滤波。经过半个世纪的发展,我国滤波器在研制生产和应用等方面已踏入国际发展步伐,但由于缺少专门研制机构,集成工艺和材料工业跟不上来,使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有段距离。滤波器的分类安县好处理的类型分,滤波器分为模拟滤波器和数字滤波器。模拟滤波器由电阻,电容,电感等原器件构成而数字滤波器则可由数字电路实现或软件实现。按脉冲响应来分类,数字滤波器分为和,即无限冲激响应滤波器和有限冲激响应滤波器其中网络中有反馈回路,网络中没有反馈回路。从小的方面分按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。按所通过信号的频段分为低通高通带通和带阻滤波器四种。低通滤波器它允许信号中的低频或直流分量通过,抑制高频分量或干扰和噪声。高通滤波器它允许信号中的高频分量通过,抑制低频或直流分量......”

4、“.....抑制低于或高于该频段的信号干扰和噪声。带阻滤波器它抑制定频段内的信号,允许该频段以外的信号通过。图由通过信号的频段划分的四种滤波器按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种无源滤波器仅由无源元件和组成的滤波器,它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。这类滤波器的优点是电路比较简单,不需要直流电源供电,可靠性高缺点是通带内的信号有能量损耗,负载效应比较明显,使用电感元件时容易引起电磁感应,当电感较大时滤波器的体积和重量都比较大,在低频域不适用。有源滤波器由无源元件般用和和有源器件如集成运算放大器组成。这类滤波器的优点是通带内的信号不仅没有能量损耗,而且还可以放大,负载效应不明显,多级相联时相互影响很小,利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器,并且滤波器的体积小重量轻不需要磁屏蔽由于不使用电感元件缺点是通带范围受有源器件如集成运算放大器的带宽限制,需要直流电源供电,可靠性不如无源滤波器高......”

5、“.....低通带通带阻高通第章滤波器的原理与设计滤波器是种用来过滤时间离散信号的数字系统,通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。可以设计系统的频率响应,让它满足定的要求,从而对通过该系统的信号的些特定的频率成分进行过滤,这就是滤波器的基本原理。如果系统是个连续系统,则滤波器称为模拟滤波器。如果系统是个离散系统,则滤波器称为数字滤波器。模拟滤波器的原理与设计模拟滤波器可以分为无源和有源滤波器,滤波器是种能使有用信号顺利通过而同时对无用频率信号进行抑制或衰减的电子装置。工程上常用它来做信号处理数据传送和抑制干扰等。以往主要采用无,幅度运行后的波形图型运行波形运行结果从频率响应图中可以看出巴特沃斯滤波器具有单调下降的幅频特性,通带内平滑切比雪型滤波器的幅频特性在通带内有波动,阻带内单调型滤波器的幅频特性在阻带内有波动,通带内单调。第章数字滤波器的综合设计和仿真用具体实现的方法有很多种......”

6、“.....例如基于模拟低通滤波器的实现,基于直接原型变换法的实现。,因为的信号处理工具箱提供了大量的滤波函数,可直接使用,所以用第二种方法基于直接变换法的实现设计数字滤波器最为简单。现在以切比雪夫Ⅰ型函数为例进行设计。数字低通滤波器设计实例与仿真对于采样频率为的采样信号,设计个阶数为阶截止频率为的低通数字低通滤波器,其中滤波器在带通的波纹为则该滤波器设计程序如下,用该滤波器对信号进行滤波的结果图如图,图所示。其设计程序如下切比雪夫Ⅰ型数字低通通滤波器直接设计采样频率数字带通滤波器频率响应在图像中显示滤波器幅频相频曲线频率为的正弦原信号和频率分别为的杂波正弦信号在图像中输出图像数字滤波前函数输出波形,图原始信号波形数字滤波函数输出数字滤波函数输出波形,图滤波后的信号波形图运行波形由图仿真图像可知,设计的低通滤波器无论从幅频特性和相频特性上,均满足题目中阶截止频率为,带通的波纹为的设计指标......”

7、“.....仿真滤波效果如下图所示图和的结果显示,仿真模型中显示三个不同频率的正弦信相加后的波形,干扰后的混合信号是个夹杂多频率的信号,我们所需要的有用信号在传输过程中不可避免的受到其他频率信号干扰,我们的目的就是得到所需要的频段信号,尽可能滤除干扰信号,滤波效果的图中就是滤波后信号与原始抽样信号的的波形图,经滤波后,信号周期约为,即频率为,说明滤波效果很好。数字带通滤波器设计实例与仿真滤波器设计指标为通带内的截止频率是阻带内的截止频率是阻带内的最大衰减为,阻带内的最小衰减为抽样频率为。则该滤波器设计程序如下,用该滤波器对信号进行滤波的结果图如图。具体程序如下模拟通带频率模拟阻带频率采样频率频率指标变换数字通带频率数字阻带频率通带波动阻带衰减切比雪夫Ⅰ型数字带通滤波器直接设计求数字带通滤波器系数数字带通滤波器频率响应滤波器幅频特性曲线,图切比雪夫Ⅰ型带通滤波器频率响应曲线正弦信号和随机信号正弦波形和随机信号......”

8、“.....图数字滤波后的正弦波波形由图可以看出,设计的切比雪夫带通滤波器基本符合题目中设计指标通带内的截止频率是阻带内的截止频率是,阻带内的最大衰减为,阻带内的最小衰减为抽样频率为等的要求。由图可以看出,对于个被白噪声污染的信号,经过该滤波器滤波后可以滤出白噪声,保留有用信号,从而提高信号的信噪比,达到了技术指标的要求,滤波器的设计是成功的。结论本次数字滤波器设计方法是基于的数字滤波器的设计,是用学过的数字信号理论为依据,用代码来实现的。通过数字滤波器的设计过程,说明如何利用来完成数字滤波器的设计。脉冲响应不变法中相位响应有严格的线性,不存在稳定性问题,设计简单。双线性变换不会出现由于高频部分超过折叠频率而混淆到低频部分去的现象,但会产生频率混碟现象,使数字滤波器的频响偏移模拟滤波器的频响。由滤波器的频谱图和滤波前后的语音信号的频谱图对比可知本设计选用双线性变换法设计的滤波器比较好......”

9、“.....滤波器所要求的阶数也比较小,实现起来比较容易。同时,除了典型设计法以外,信号处理工具箱提供了几个直接设计数字滤波器的函数,直接调用就可以设计滤波器。通过综合运用数字信号处理的理论知识进行滤波器设计,再利用作为编程工具进行计算机实现,从而加深了知识的理解,建立概念。对以前在课本上所学的东西有了更深入的理解和掌握。最后,无论做什么课程设计,都需要有定的理论知识作为基础,通过这次毕业设计,我对以前所学的数字信号处理知识有了更深的理解。致谢本论文是在令前华老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。她严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成,令老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此谨向令老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。我还要感谢在起愉快的度过毕业设计生活的同学,正是由于你们的帮助和支持,我才能克服个个的困难和疑惑,直至本文的顺利完成......”

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