实验数字滤波器设计及软件实现实验报告汇总.doc

数字滤波器是数字信号处理中的一项重要技术，其核心目的是利用算法对信号进行特定频率成分的增强或抑制。IIR（Infinite Impulse Response）数字滤波器属于数字滤波器的一种，其设计方法有多种，其中双线性变换法是最为广泛使用的一种间接法。 在双线性变换法中，设计过程分为三个基本步骤：将给定的数字滤波器指标转换为对应的模拟滤波器指标；设计出一个过渡的模拟滤波器；将该模拟滤波器系统函数转换为数字滤波器的系统函数。MATLAB信号处理工具箱提供了多种函数来实现这些步骤，例如 butter、cheby1、cheby2 和 ellip，这些函数分别用于设计巴特沃斯、切比雪夫1、切比雪夫2和椭圆滤波器。 在实验中，设计者需要熟悉如何使用这些函数来设计IIR数字滤波器。设计完成后，通过MATLAB中的filter函数对输入信号进行滤波，以此来获得滤波后的输出信号。滤波器的性能可以通过观察输入输出信号的时域波形以及频谱来评估。 实验中所使用的信号产生函数mstg用于生成一个特定的复合信号st，该信号由三路不同载波频率的调幅信号相加构成。这一复合信号的时域波形和幅频特性曲线会自动被绘制出来。由于这三路信号在时域中混叠，无法直接分离，但它们在频域中是分离的，因此可以通过滤波的方式在频域中实现分离。通过设计和使用三个椭圆滤波器，可以实现对这些调幅信号的分离，并且分别得到三个不同载波频率的输出信号y(n)。 整个实验的目的是让设计者通过实践掌握IIR数字滤波器的设计原理和实现方法，并且通过观察滤波前后的信号波形及频谱来建立对数字滤波器性能的直观理解。 另外，实验还包括绘制滤波器的幅频响应特性曲线，并通过实际滤波操作分离出不同载波频率的调幅信号。这样的实验过程不仅帮助设计者深刻理解数字滤波器的工作原理，也训练了他们运用现代信号处理软件进行滤波器设计和分析的能力。 实验数字滤波器设计及软件实现实验报告汇总涉及到的关键知识点包括：IIR数字滤波器的设计原理与方法、MATLAB信号处理工具箱中滤波器设计函数的使用、时域与频域分析、信号分离技术、以及滤波器性能评估等。通过这样的实验，学生不仅能够学会如何设计不同类型的数字滤波器，而且能够理解数字滤波器在实际应用中的重要性和应用方式。