iir数字滤波器在matlab中的应用(附件)【字数：8874】
摘 要如今通信系统的飞速发展，使得许多的信号分析都使用滤波器来进行，因为在信号被许多因素干扰的情况下，会产生失真的现象。因此，为了避免这种现象的发生，需要用滤波器对信号进行处理。数字滤波器可以分为两类，一类是经典滤波器，另一类是现代滤波器。经典滤波器主要包括无限冲击响应滤波器与有限冲激响应滤波器。现代滤波器主要包括维纳滤波器，自适应滤波器，卡尔曼滤波器等。这些滤波器能够按照随机信号内部的一些统计分散规律，从干扰中提取最佳的信号。除经典滤波器与现代滤波器两类之外，还可分为冲激数字滤波器（Infinite Impulse Response，IIR数字滤波器）以及响应数字滤波器（Finite Impulse Response，FIR数字滤波器）两种。其中能实现的阶次较低的滤波器是IIR滤波器，为了能够保留模拟滤波器的部分优点的同时还具有效率和精度比较高、存储较低的特点。由于MATLAB对于信号处理的数据分析方面有着绝对的优势，减少许多工作量，因此在这个领域MATLAB就显得极为重要。本论文依据模拟滤波器的设计方法对IIR数字滤波器进行设计，并且运用MATLAB编程对IIR数字滤波器进仿真。
目 录
第一章 引言 1
1.1 课题研究的背景 1
1.1.1 信号处理器 1
1.1.2 滤波器 2
1.1.3 MATLAB 2
1.2 本文所要研究的内容 3
第二章 数字滤波器的基本概念 4
2.1 数字滤波器的分类 4
2.2 数字滤波器的设计 4
第三章 IIR 数字滤波器的设计与实现 6
3.1 IIR 数字滤波器设计方法 6
3.2 IIR 数字滤波器的设计 6
3.2.1 模拟滤波器设计 6
3.2.2冲激响应不变法 7
3.2.3双线性变换法 10
第四章 IIR数字滤波器在MATLAB上的应用 12
4.1 IIR 数字滤波器的设计方法 12
4.2 IIR 数字滤波器的仿真 12
4.2.1 低通Butterworth滤波器 12
4.2. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
2Butterworth带通数字滤波器 13
4.2.3Butterworth高通数字滤波器 14
4.2.5双线性变换法 17
4.2.6 Chebyshev II型数字滤波器 18
4.2.7 Chebyshev I型数字滤波器 19
结束语 21
致谢 22
参考文献 23
第一章 引言
1.1 课题研究的背景
自二十世纪六十年代以来，科技的快速发展使得半导体材料，信息科学，计算机科学方面取得了巨大的进步，有力的促进了数字信号处理器的技术的发展，数字信号处理器在很多的领域取得了广泛的应用，现如今已经成为一门独立的学科体系。与此同时计算机、超大规模集成电路与激处理器技术的飞速发展，数字处理技术凭借自身的优越性，已广泛应用于数字信息、探索、通话、语音处理和合成、地球物理学、生物医学工程与机器人等诸多方面，成为现今科技发展的一个热点问题。对于科研人员而言，可以通过使用数字信号处理来进行众多的实验，例如对信号的进行测算，估值，对数据的的识别以及综合变换等各种应用进行处理[1]。
目前，国内外绝大多数的高校都开设了数字信号处理的课程，并且，在一些著名高校还建立了数字信号处理技术研究中心，把教学、科研和人才培养紧密连接起来，在理论和世纪方面取得丰硕的成果。
1.1.1 信号处理器
信号处理器（Digital Signal Procesing, DSP）顾名思义就是在对信号进行所需要的处理，利用给定的的规则进行数字运算，使其可以让信号更为直观的呈现出来，更便于数值的直接观察。利用信号处理器可以使得数据更容易被分析和使用。信号处理器的优点表现为：信号的检测、变换、编码解码、调制解调、频谱分析等等。信号处理器中最为熟悉的便是滤波。
信号处理器一般情况下可以按照信号的不同分为模拟信号处理器与数字信号处理器。模拟信号器一般是利用模拟设备对信号进行变换，这种方式更为简单快捷，但是其缺点是无法对复杂的信号进行变换。数字滤波器一般是利用数字设备对信号进行二进制的变换。数字信号处理器的使用已经有很长一段历史，早期经典的数值分析方法也可以看做为数字处理技术。由于早期的计算无法处理如此多数据的处理，而计算机的发展使得数字信号处理变得更为简单。利用计算机处理信号使得数字信号处理器得到了高速的发展，现如今，数字信号处理已经延伸到了更多的生活以及科学领域。数字信号处理优点有很多，例如：灵活性好、精确度高、复用性强、可靠性高、便于大规模使用以及多维处理。
1.1.2 滤波器
理想滤波器作为一个以具备某种选择性为特征的器件，可以使得输入信号通过并且使其有用的频谱分量不发生任何的变化，那些不需要成分的分量得到相应的抑制，是网络或是计算机、硬件支持的一类计算程序。滤波器在不同的信号处理下可分为模拟滤波器与数字滤波器两种。滤波器为了达到消去噪音使得滤波器的噪音为零，需要在滤波器的阻带中放入不同的信号，因而成功滤去噪音。由于理想的滤波器是一个在现实中不存在的非因果系统，因此，只能用一个稳定的因果系统函数去接近现实需要确定的性能要求[1]。
滤波器种类繁多，但在常见的滤波器中，可以根据滤波器的不同指标将滤波器进行以下初步的分类:
其一，以处理的信号为依据，可分为模拟滤波器和数字滤波器两种。
其二，以所通过信号的频段为依据，可分为高通、低通、带阻与带通滤波器四种。高通滤波器通过允许信号中的高频分量通过，从而抑制较低频率信号或直流分量；低通滤波器通过允许信号中的较低频率信号或直流分量通过，从而抑制高频分量或干扰和噪声；带阻滤波器通过允许该频段范围以外的信号通过，从而抑制一定频段范围内的信号；带通滤波器通过允许某一范围频段的信号通过，从而抑制低于或高于该频段范围的信号、干扰和噪声 [2]。
1.1.3 MATLAB
上世纪八十年底，美国Mathworks公司推出一套可视化软件，其具有高性能的数值计算，它主要拥有五大主要功能，分别是，符号计算、数值处理，数据可视化以及数据文字的处理和数据仿真建模，这就是MATLAB。它的特点为性能强大，界面自然，开放性强。
目 录
第一章 引言 1
1.1 课题研究的背景 1
1.1.1 信号处理器 1
1.1.2 滤波器 2
1.1.3 MATLAB 2
1.2 本文所要研究的内容 3
第二章 数字滤波器的基本概念 4
2.1 数字滤波器的分类 4
2.2 数字滤波器的设计 4
第三章 IIR 数字滤波器的设计与实现 6
3.1 IIR 数字滤波器设计方法 6
3.2 IIR 数字滤波器的设计 6
3.2.1 模拟滤波器设计 6
3.2.2冲激响应不变法 7
3.2.3双线性变换法 10
第四章 IIR数字滤波器在MATLAB上的应用 12
4.1 IIR 数字滤波器的设计方法 12
4.2 IIR 数字滤波器的仿真 12
4.2.1 低通Butterworth滤波器 12
4.2. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
2Butterworth带通数字滤波器 13
4.2.3Butterworth高通数字滤波器 14
4.2.5双线性变换法 17
4.2.6 Chebyshev II型数字滤波器 18
4.2.7 Chebyshev I型数字滤波器 19
结束语 21
致谢 22
参考文献 23
第一章 引言
1.1 课题研究的背景
自二十世纪六十年代以来，科技的快速发展使得半导体材料，信息科学，计算机科学方面取得了巨大的进步，有力的促进了数字信号处理器的技术的发展，数字信号处理器在很多的领域取得了广泛的应用，现如今已经成为一门独立的学科体系。与此同时计算机、超大规模集成电路与激处理器技术的飞速发展，数字处理技术凭借自身的优越性，已广泛应用于数字信息、探索、通话、语音处理和合成、地球物理学、生物医学工程与机器人等诸多方面，成为现今科技发展的一个热点问题。对于科研人员而言，可以通过使用数字信号处理来进行众多的实验，例如对信号的进行测算，估值，对数据的的识别以及综合变换等各种应用进行处理[1]。
目前，国内外绝大多数的高校都开设了数字信号处理的课程，并且，在一些著名高校还建立了数字信号处理技术研究中心，把教学、科研和人才培养紧密连接起来，在理论和世纪方面取得丰硕的成果。
1.1.1 信号处理器
信号处理器（Digital Signal Procesing, DSP）顾名思义就是在对信号进行所需要的处理，利用给定的的规则进行数字运算，使其可以让信号更为直观的呈现出来，更便于数值的直接观察。利用信号处理器可以使得数据更容易被分析和使用。信号处理器的优点表现为：信号的检测、变换、编码解码、调制解调、频谱分析等等。信号处理器中最为熟悉的便是滤波。
信号处理器一般情况下可以按照信号的不同分为模拟信号处理器与数字信号处理器。模拟信号器一般是利用模拟设备对信号进行变换，这种方式更为简单快捷，但是其缺点是无法对复杂的信号进行变换。数字滤波器一般是利用数字设备对信号进行二进制的变换。数字信号处理器的使用已经有很长一段历史，早期经典的数值分析方法也可以看做为数字处理技术。由于早期的计算无法处理如此多数据的处理，而计算机的发展使得数字信号处理变得更为简单。利用计算机处理信号使得数字信号处理器得到了高速的发展，现如今，数字信号处理已经延伸到了更多的生活以及科学领域。数字信号处理优点有很多，例如：灵活性好、精确度高、复用性强、可靠性高、便于大规模使用以及多维处理。
1.1.2 滤波器
理想滤波器作为一个以具备某种选择性为特征的器件，可以使得输入信号通过并且使其有用的频谱分量不发生任何的变化，那些不需要成分的分量得到相应的抑制，是网络或是计算机、硬件支持的一类计算程序。滤波器在不同的信号处理下可分为模拟滤波器与数字滤波器两种。滤波器为了达到消去噪音使得滤波器的噪音为零，需要在滤波器的阻带中放入不同的信号，因而成功滤去噪音。由于理想的滤波器是一个在现实中不存在的非因果系统，因此，只能用一个稳定的因果系统函数去接近现实需要确定的性能要求[1]。
滤波器种类繁多，但在常见的滤波器中，可以根据滤波器的不同指标将滤波器进行以下初步的分类:
其一，以处理的信号为依据，可分为模拟滤波器和数字滤波器两种。
其二，以所通过信号的频段为依据，可分为高通、低通、带阻与带通滤波器四种。高通滤波器通过允许信号中的高频分量通过，从而抑制较低频率信号或直流分量；低通滤波器通过允许信号中的较低频率信号或直流分量通过，从而抑制高频分量或干扰和噪声；带阻滤波器通过允许该频段范围以外的信号通过，从而抑制一定频段范围内的信号；带通滤波器通过允许某一范围频段的信号通过，从而抑制低于或高于该频段范围的信号、干扰和噪声 [2]。
1.1.3 MATLAB
上世纪八十年底，美国Mathworks公司推出一套可视化软件，其具有高性能的数值计算，它主要拥有五大主要功能，分别是，符号计算、数值处理，数据可视化以及数据文字的处理和数据仿真建模，这就是MATLAB。它的特点为性能强大，界面自然，开放性强。
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