滤波器设计MATLAB

1、数字信号处理大作业的要求和内容： 一、 内容要求1. 利用MATLAB程序语言，实现实际工程信号的滤波。2. 完成大作业报告。二、 技术要求1. 利用MATLAB工具箱，或者自己编写相应的滤波器程序；2. 实现所提供工程信号的滤波；3. 分析滤波效果；4. 每人选择一个信号，所选滤波器类型及其分析，每个人互不相同；5. 可仅仅选择一个滤波器，也可选用多个滤波器并进行滤波效果比较分析；6. 可用本课程学到的滤波器，也可用其他滤波器。三、 评分依据1. 滤波器类型的选择，包括个数；2. 滤波效果；3. 对滤波效果的分析与讨论；4. 自己用MATLAB程序编写滤波器，可加分。四、 其他说明1. 上交

2、截止时间：2018年6月28日；2. 报告形式：打印稿；3. 大作业必须独立完成，一经发现雷同，所有雷同者均作“0”分处理。教师小结：成 绩： 教师签名： 第一章 概述数字信号处理课程是通信专业的一门重要专业基础课，是信息的数字化处理、存储和应用的基础。通过该课程的课程设计实践，使我们对信号与信息的采集、处理、传输、显示、存储、分析和应用等有一个系统的掌握和理解，巩固和运用在数字信号处理课程中所学的理论知识和实验技能，掌握数字信号处理的基础理论和处理方法，提高分析和解决信号与信息处理相关问题的能力，为以后的工作和学习打下基础。数字滤波器是一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

3、学处理来达到频域滤波的目的。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）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。其中，设计IIR数字滤波器一般采用间接法（脉冲响应不变法和双线性变换法），应用最广泛的是双线性变换法。我们在课本中学到基本设计过程是：先将给定的数字滤波器的指标转换成过渡模拟滤波器的指标；设计过渡模拟滤波器；将过渡模拟滤波器系统函数转换成数字滤波器的系统函数。而MATLAB信号处理工具箱中的各种IIR数字滤波器设计函数都是采用双线性变换法。第六章介绍的滤波器设计函数butter、cheby1 、cheby2 和ellip可以分别被调用来直接设计巴特沃斯、切比雪夫1

4、、切比雪夫2和椭圆模拟和数字滤波器。第二章 总体方案设计首先我将所给信号用MATLAB作图分析，然后通过观察st的幅频特性曲线，确定用高通滤波器作为处理信号的滤波器。选取滤波器的通带最大衰减为0.1dB,阻带最小衰减为60dB为参数。然后通过编程序调用MATLAB滤波器设计函数ellipord和ellip设计椭圆滤波器；通过编程序调用函数cheb1ord和cheby1设计切比雪夫滤波器，并绘图显示其幅频响应特性曲线。最后使用用滤波器实现函数filter，用两个滤波器分别对信号st进行滤波后绘图显示时域波形，观察滤波效果。实验程序框图如图所示：读入表格数据产生数字信号st，绘图显示st的时域波形

5、和幅频特性曲线调用ellipord和ellip设计椭圆滤波器，调用函数cheb1ord和cheby1设计切比雪夫滤波器并绘图显示其幅频响应特性曲线。调用filter，对信号st进行滤波绘图显示信号时域波形和幅频特性曲线End第三章 信号滤波及分析对给信号用MATLAB作图分析观察st的幅频特性曲线，确定用高通滤波器作为处理信号的滤波器。并且参数取滤波器的通带最大衰减为0.1dB,阻带最小衰减为60dB。图1通过编程序调用函数cheb1ord和cheby1设计切比雪夫滤波器，绘图显示其幅频响应特性曲线、损耗曲线以及输出波形如图3：图3观察可知，切比雪夫滤波器在过渡带比巴特沃斯滤波器的衰减快、截止

6、特性很好，但频率响应的幅频特性不如后者平坦。切比雪夫滤波器和理想滤波器的频率响应曲线之间的误差很小，但是在通频带内存在幅度波动。第四章 程序代码%绘制信号频谱clear;clc;data=csvread('300_CH1.csv');st=data(1:16000);N=16000;Fs=5000000;T=1/Fs;Tp=N*T;t=0:T:(N-1)*T;k=0:N-1;f=k/Tp;fxt=fft(st,N);figure(1);subplot(3,1,1) plot(t,st);grid;xlabel('t/s');ylabel('s(

7、t)'); axis(0,Tp,min(st),max(st);title('(a)s(t)的波形') 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')%椭圆高通滤波器fp=300000;fs=250000;wp=2*fp/Fs;ws=2*fs/Fs;rp

8、=0.1;rs=60; N,wp=ellipord(wp,ws,rp,rs);  B,A=ellip(N,rp,rs,wp,'high');y3t=filter(B,A,st); 第五章 结（1）通过此次实践，我加深了对IIR数字滤波器设计的理解和掌握。IIR数字滤波器的设计分为直接法与间接法，但一般采用间接法（即脉冲响应不变法和双线性变换法），但应用最广泛的是双线性变换法。（2）此次实践我掌握了IIR数字滤波器的基本设计过程：先将给定的数字滤波器的指标转换成过渡模拟滤波器的指标； 设计过渡模拟滤波器；将过渡模拟滤波器系统函数转换成数字滤波器的系统函数。（3）此次实践使用了MATLAB进行滤波器的设计，它使设计滤波器变得简单方便，不需要用户去调用滤波器设置的函数，只需要输入指标，就能的得到满足条件的滤波器。（4）通过运行结果认识了脉冲响应不变法与双线性变换法的区别，即脉冲响应不变法不能用于设计高通滤波器和带通滤波器，因为它们会发生频谱混叠，而双线性变换法却不会，但它会使滤波器的频响曲线发