FIR和IIR滤波器的优缺点

DSP课程设计

实 验 报 告

FIR与IIR滤波的DSP 实现以及二者的比较

指导教师：高海林 院（系）： 电信学院

设计人员： 白雪 学号：07211225 邵辰雪 学号：07211243

成绩： 工程设计50 报告20 评语：

指导教师签字： 日期：

答辩30 总分

目 录

一、设计任务书??????????????????????2

二、设计内容???????????????????????2

三、设计方案、算法原理说明????????????????2

四、程序设计、调试与结果分析???????????????11

五、设计（安装）与调试的体会???????????????32

六、参考文献???????????????????????34

2 / 35

一、设计任务书

在信号与信息处理中，提取有用信息就要对信号进行滤波。利用DSP可以实时地对信号进行数字滤波。本设计要求利用DSP的DMA方式进行信号采集和信号输出，同时对外部输入的信号进行数字滤波。在滤波时同时用fir与iir滤波器进行滤波，并比较二者的区别。

二、设计内容

（1）

※※※※※※※※※ ※2020级数字电子技术 ※

※

※※

※

课程设计

※※※※※

※ ※ ※※

数字电子技术课程设计报告书

课题名称 姓 名 学 号 院、系、部 专 业 指导教师

基于的FIR与IIR滤波器性能比较

电气系 电子信息工程 刘鑫淼 孙秀婷

2012年 6月12日

基于matlab的FIR与IIR滤波器性能比较

一、设计目的

1．学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法

2、掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法 3、在MATLAB环境下用程序实现IIR数字低通滤波器的设计 4、学会用MATLAB对信号进行分析和处理数字信号

二、设计要求

梳状滤波器的系统函数有如下两种类型：FIR型：

分别令N=8，a=0.8,0.9,0.98，

，IIR型：

1、计算并图示

2、说明极点位置的影响；

零极点及幅频特性图；

3、试通过应用比较FIR和IIR两类滤波器的性能。

三、设计原理及思想

通过绘制零级点图和幅频特性图进行两种滤波器的比较，由于a值的变化引起图形的变化，进而分析两种滤波器在不同场合的应用。

四、程序设计

程序清单如下

b=[1,0,0,0,0,0,0,0,-1];

实验十一 信号滤波

1、对周期方波信号进行滤波

% 用 IIR 滤波器实现 clc clear

Fs=1000; %随实际信号频率适当选择 t=0:1/Fs:1;

x=square(2*pi*10*t);%产生幅度为[-1,1]的方波 % x=sawtooth(2*pi*10*t,0.5); %产生幅度为[-1,1]的三角波 plot(t,x)

title('矩形波')

axis([0,0.4,-1.5,1.5]) %限定输出图形的坐标范围大小

%求方波的频谱

T=0.1; %取一个周期数据进行采样 t1=0:1/Fs:(T-1/Fs);

xn=square(2*pi*10*t1); %取样 N=Fs*T;

Xk=fft(xn,N); %算N点FFT频谱 Xk=fftshift(abs(Xk)); Xkl=Xk/N; figure

stem(Fs/N*[0:1:N-1],Xkl) title('方波信号的频谱')

[n,Wn]=buttord(10/500,80/500,3,40);

% 确定butterworth滤波器的阶次， % 前两个参数如何设定？

[b,a]=butter(n

实验六 IIR滤波器的设计方法

? 实验学时：2学时 ? 实验类型：设计、验证

一、实验目的

IR数字滤波器的常用指标和设计过程的理解；

响应不变法和双线性变换法设计IIR滤波器的原理，设计方法，步骤； 现象，比较脉冲响应不变法和双线性变换法设计IIR滤波器的特点

熟悉Matlab信号处理工具箱中的常用函数

二、实验原理与方法

IIR数字滤波器设计步骤：

（一）先设计模拟低通原型滤波器

（二）AF数字化为DF

1． 脉冲响应不变法

用数字滤波器的单位脉冲响应序列h(n)模仿模拟滤波器的冲激响应ha(t),让h(n)正好等于ha(t)的采样值，即h(n)?ha(nT)，其中T为采样间隔，如果以Ha(s)及H(z)分别表示ha(t)的拉式变换及h(n)的Z变换，则

1?2?H(z)z?esT??Ha(s?jm)

Tm???T

2．双线性变换法

S平面与z平面之间满足以下映射关系：

21?z?1 （***） s???1T1?zs平面的虚轴单值地映射于z平面的单位圆上，s平面的左半平面完全映射到z平面的单位圆内。双线性变换不存在混叠问题。

IIR带阻滤波器设计

××××学院课程设计报告

课程名称： 学 院： 专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师: 完成时间： 报告成绩:

IIR带阻滤波器设计

IIR带阻滤波器设计

1． 设计要求：

用模拟底通滤波器变换成数字带阻滤波器，采用双线性变换法来设计IIR带阻滤波器。-3dB衰减处的边带频率分别为f 1=20kHz,f 2=40kHz,其-15B衰减处的频率分别为f s1=28kHz,f s2=35kHz,采样频率f s=100kHz。

2． 设计原理：

（1）.步骤：将给出的带阻数字滤波器

第7章 FIR滤波器设计

第六章我们介绍了无限冲激响应（IIR）滤波器的设计方法。其中最常用的由模拟滤波器转换为数字滤波器的方法为双线性变换法，因为这种方法无混叠效应，效果较好。但通过前面的例子我们看到，IIR数字滤波器相位特性不好（非线性，如图 6-11、图6-13、图6-15 ），也不易控制。然而在现代信号处理中，例如图像处理、数据传输、雷达接收以及一些要求较高的系统中对相位特性要求较为严格，这种滤波器就无能为力了。改善相位特性的方法是采用有限冲激响应滤波器。本章首先对FIR滤波器原理及其使用函数作基本介绍，然后重点介绍窗函数法设计FIR滤波器，并对最优滤波器设计函数进行介绍。

7.1 FIR滤波器原理概述及滤波函数

7.1.1 FIR滤波器原理及设计方法分类

根据第 6 章对数字滤波器的介绍，我们知道FIR滤波器的传递函数为：

Y(z)N?1??h(n)z?n (7-1) H(z)?X(z)n?0可得FIR滤波器的系统差分方程为：

y(n)?b(0)x(n)?b(1)x(n?1)???b(N?1)x(n?N?1)

??b(m)x(n?m)?b(

××××学院课程设计报告

课程名称： 学 院： 专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师: 完成时间： 报告成绩:

评阅意见： 评阅教师 日期

IIR带阻滤波器设计

1． 设计要求：

用模拟底通滤波器变换成数字带阻滤波器，

FIR滤波器的研究与

设计 新乡学院毕业论文资

料库

1 引言

随着信息技术的迅猛发展，数字信号处理已成为一个极其重要的学科和技术领域。在通信、语音、图像、自动控制和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。数字滤波是数字信号处理的重要环节，它在数字信号处理中占有着重要的地位,它具有可靠性好、精度高、灵活性大、体积小、重量

1

轻等优点。随着数字技术的发展，数字滤波器越来越受到人们的重视，广泛地应用于各个领域。数字滤波器的输入输出信号都是数字信号，它是通过一定的运算过程改变输入信号所含频率成分的相对比例或者滤除某些频率成分来实现滤波的，这种运算过程是由乘法器、加法器和单位延迟器组成的。数字滤波器是数字信号处理技术的重要内容，其对数字信号进行的最常见处理是保留数字信号中的有用频率成分和去除信号中的无用频率成分。按照时间域的特性，数字滤波器可以分为无限冲激脉冲响应数字滤波器（IIR滤波器）和有限冲激脉冲响应数字滤波器（FIR滤波器）[1]。

从性能上来说，IIR滤波器传输函数的极点可位于单位圆内的任何地方，因此可用较低的阶数获得高的选择性，所用的存贮单元少，所以经济而效率高。但是这个高效率是以相位的非线性为代价的。选择性越好，则相位非线性越严重。相反

FIR滤波器的研究与

设计 新乡学院毕业论文资

料库

1 引言

随着信息技术的迅猛发展，数字信号处理已成为一个极其重要的学科和技术领域。在通信、语音、图像、自动控制和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。数字滤波是数字信号处理的重要环节，它在数字信号处理中占有着重要的地位,它具有可靠性好、精度高、灵活性大、体积小、重量

1

轻等优点。随着数字技术的发展，数字滤波器越来越受到人们的重视，广泛地应用于各个领域。数字滤波器的输入输出信号都是数字信号，它是通过一定的运算过程改变输入信号所含频率成分的相对比例或者滤除某些频率成分来实现滤波的，这种运算过程是由乘法器、加法器和单位延迟器组成的。数字滤波器是数字信号处理技术的重要内容，其对数字信号进行的最常见处理是保留数字信号中的有用频率成分和去除信号中的无用频率成分。按照时间域的特性，数字滤波器可以分为无限冲激脉冲响应数字滤波器（IIR滤波器）和有限冲激脉冲响应数字滤波器（FIR滤波器）[1]。

从性能上来说，IIR滤波器传输函数的极点可位于单位圆内的任何地方，因此可用较低的阶数获得高的选择性，所用的存贮单元少，所以经济而效率高。但是这个高效率是以相位的非线性为代价的。选择性越好，则相位非线性越严重。相反

实验六、用窗函数法设计FIR 数字滤波器

一、实验目的：

（1）熟悉基本的窗函数，及其特点。

（2）掌握用窗函数法设计FIR 数字滤波器的原理和方法。 （3）熟悉线性相位FIR 数字滤波器特性。 二.实验原理

（一）FIR滤波器的设计

FIR滤波器具有严格的相位特性，这对于语音信号处理和数据传输是很重要的。目前FIR滤波器的设计方法主要有三种：窗函数法、频率取样法和切比雪夫等波纹逼近的最优化设计方法。本实验中的窗函数法比较简单，可应用现成的窗函数公式，在技术指标要求不高的时候是比较灵活方便的。它是从时域出发，用一个窗函数截取一个理想的hd(n)得到h(n)，以有限长序列h(n)近似理想的hd(n)：如果从频域出发，用理想的hd(ejw)在单位圆上等角度取样得到H（k），根据h(k)得到H(z)将逼近理想的Hd(z)这就是频率取样法。

（二）窗函数设计法

同其它的的数字滤波器设计的方法一样，用窗函数设计滤波器也是首先要对滤波器提出性能指标。一般是给定一个理想的频率响应hd(ejw)，使所设计的FIR滤波器的频率响应

h(ejw)去逼近所要求的理想的滤波器的响应hd(ejw)窗函数设计的任务在于寻找一个可实

现（有限长单位脉冲响应）的传递函数。

H(