实验五 无限冲激响应(IIR)数字滤波器的设计

实验报告

实验中心 实验课程 实验名称 提交日期 实验中心1303 数字信号处理实验 专业年级 姓 名 08级电子信息科学与技术 冯 财 强 200807031149 实验五 无限冲激响应（IIR） 学 号 数字滤波器的设计 2011年5月20日 成 绩 一、实验目的

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.掌握数字滤波器的计算机仿真方法；

3.学习使用FDATool设计IIR低通滤波器。

二、实验原理

在MATLAB中，可以用下列函数辅助设计IIR数字滤波器：

1.利用buttord和cheblord可以确定低通原型巴特沃斯和切比雪夫滤波器的阶数 和截止频率；

2.[num,den]=butter（N,Wn）(巴特沃斯)和[num,den]=cheby1（N,Wn）,[num,den]=cheby2（N,Wn）(切比雪夫1型和2型)可以进行滤波器的设计；3）lp2hp，lp2bp，lp2bs可以完成低通滤波器到高通、带通、带阻滤波器的转换；4)使用bilinear可以对模拟滤波器进行双线性变换，求得数字滤波器的传输函数系数；5)利用impinvar可以完成脉冲响应不变法的模拟滤波器到数字滤波器的转换。

三、实验设备

微型计算机、Matlab7.0教学版。

四、实验内容

1.用冲激响应不变法设计IIR数字滤波器，用fdatool设计一个IIR低通滤波器（具体参数不要求），并用simulink 仿真，要求：对滤波器输入一个含噪信号并能观察到滤波前后的波形。

2.绘出数字滤波器在频率区间的幅频响应特性曲线； 3.对结果进行分析。

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五、实验数据

实验原理图为：

图1 用simulink中的模块编辑的实验原理图

实验结果： 1. 冲激相应：

图2 FDATool数字滤波模块中的参数设置及冲激相应

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2. 阶跃响应：

图3 FDATool数字滤波模块中的参数设置及阶跃响应

3.波形总图（总体比较）：

图4 实验原理图的仿真结果

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分析：认真观察图4，将其与图1对应起来观察。在图4中，“Scope2”图中的信号是两信号叠加前输入的正弦信号；“Scope3”图中的信号是两信号叠加前输入的噪声信号；“Scope”图中的信号是两信号叠加后的合成信号；“Scope1”图中的信号是两信号叠加后的合成信号经FDATool数字滤波模块滤波后的输出信号。将“Scope1”图中的信号与“Scope”图中的信号对比，观察滤波效果。滤波后信号曲线变得平滑多了，也很清晰。

六、实验总结

实验后，我更加熟悉Matlab软件的编程环境、功能和编程方法，并基本掌握了利用Matlab软件做简单仿真实验的基本方法，提高了我对实验数据处理和分析的能力。也使我初步熟悉了用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法，并掌握了数字滤波器的计算机仿真方法。

该实验让我学会了使用simulink中的模块来编辑连接简单电路并进行实验仿真的方法，基本学会了FDATool数字滤波模块的使用和参数设置。

在FDATool数字滤波模块中，我们可以观察到冲激相应和阶跃响应的波形情况，加深了我对他们的理解和掌握。同时，通过认真观察和分析实验结果，我看到了滤波效果，从真正意义上理解了滤波的含义及作用。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wjf5.html