数字信号处理实验报告四 IIR数字滤波器设计及软件实现.docx

（1）熟悉用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法； （2）学会调用MATLAB信号处理工具箱中滤波器设计函数（或滤波器设计分析工具fdatool）设计各种IIR数字滤波器，学会根据滤波需求确定滤波器指标参数。 （3）掌握IIR数字滤波器的MATLAB实现方法。 （3）通过观察滤波器输入输出信号的时域波形及其频谱，建立数字滤波的概念。 《数字信号处理实验报告四：IIR数字滤波器设计及软件实现》 实验的核心目标是深入理解并熟练掌握IIR数字滤波器的设计与MATLAB实现。在实验过程中，我们将利用双线性变换法这一常见设计方法，设计并实现IIR滤波器。双线性变换法是一种将模拟滤波器转换为数字滤波器的技术，通过保持频率响应的映射关系，从而在数字领域中实现复杂的滤波功能。 设计IIR滤波器的关键在于明确滤波需求，这包括确定滤波器的类型（如低通、高通、带通等）以及其关键参数，如通带截止频率、阻带截止频率、通带增益和阻带衰减。MATLAB的信号处理工具箱提供了方便的滤波器设计函数，如butter、cheby1、cheby2和ellip，它们分别对应巴特沃斯、切比雪夫I型、切比雪夫II型和椭圆滤波器。这些函数允许我们直接设置滤波器指标参数，快速生成所需的滤波器系数。 在实验内容和步骤中，我们将利用信号产生函数mstg创建一个复合信号st，该信号由三路抑制载波调幅信号组成。通过观察st的时域波形和频谱特性，我们可以识别出需要分离的频率成分。例如，对于载波频率分别为250Hz、500Hz和1000Hz的调幅信号，我们可以设计相应的低通、带通和高通滤波器，以达到分离的目的。滤波器的性能要求包括通带最大衰减不超过0.1dB，阻带最小衰减达到60dB。 接着，我们使用ellipord和ellip这两个MATLAB函数来设计椭圆滤波器。ellipord用于确定滤波器的阶数和频率响应特性，而ellip则基于这些参数生成实际的滤波器系数。通过绘制滤波器的幅频响应曲线，我们可以验证设计是否满足预期性能。 运用filter函数将设计的滤波器应用于输入信号st，生成滤波后的输出信号y1(n)、y2(n)和y3(n)。通过对比滤波前后的时域波形，我们可以直观地看到滤波效果，进一步理解数字滤波在频域分离中的作用。 本实验旨在通过实际操作，加深对IIR数字滤波器设计理论的理解，提高使用MATLAB进行滤波器设计和实现的技能。通过这个过程，学生将建立起数字滤波的概念，为今后的信号处理工作打下坚实的基础。