IIR高通滤波器的设计--课程设计
实验四IIR数字滤波器的设计(1)(2)课案
实验四 IIR 数字滤波器的设计及网络结构一、实验目的1．了解IIR 数字滤波器的网络结构。
2.掌握模拟滤波器、IIR 数字滤波器的设计原理和步骤。
3．学习编写数字滤波器的设计程序的方法。
二、实验内容数字滤波器：是数字信号处理技术的重要内容。
它的主要功能是对数字信号进行处理，保留数字信号中的有用成分，去除信号中的无用成分。
1．数字滤波器的分类滤波器的种类很多，分类方法也不同。
（1）按处理的信号划分：模拟滤波器、数字滤波器 （2）按频域特性划分；低通、高通、带通、带阻。
（3）按时域特性划分：FIR 、IIR2．IIR 数字滤波器的传递函数及特点数字滤波器是具有一定传输特性的数字信号处理装置。
它的输入和输出均为离散的数字信号，借助数字器件或一定的数值计算方法，对输入信号进行处理，改变输入信号的波形或频谱，达到保留信号中有用成分去除无用成分的目的。
如果加上A/D 、D/A 转换，则可以用于处理模拟信号。
设IIR 滤波器的输入序列为x(n)，则IIR 滤波器的输入序列x(n)与输出序列y(n)之间的关系可以用下面的方程式表示：1()()()M Ni j i j y n b x n i a y n j ===-+-∑∑（5-1）其中，j a 和i b 是滤波器的系数，其中j a 中至少有一个非零。
与之相对应的差分方程为：10111....()()()1....MM NN b b z b z Y z H Z X z a z a z ----++==++ （5-2）由传递函数可以发现无限长单位冲激响应滤波器有如下特点： （1） 单位冲激响应h(n)是无限长的。
（2） 系统传递函数H(z)在有限z 平面上有极点存在。
（3） 结构上存在着输出到输入的反馈，也就是结构上是递归型的。
3．IIR 滤波器的结构IIR 滤波器包括直接型、级联型和并联型三种结构：① 直接型：优点是简单、直观。
但由于系数bm 、a k 与零、极点对应关系不明显，一个bm 或a k 的改变会影响H(z)所有零点或极点的分布，所以一方面，bm 、a k 对滤波器性能的控制关系不直接，调整困难；另一方面，零、极点分布对系数变化的灵敏度高，对有限字长效应敏感，易引起不稳定现象和较大误差。
电子课程设计---二阶有源高通滤波器
长沙学院电子技术课程设计说明书题目有源高通滤波器设计系(部) 电子信息与电气工程系专业(班级) 光电2班姓名学号2013041216指导教师起止日期2015.6.1-2015.6.5模拟电子技术课程设计任务书长沙学院课程设计鉴定表目录一、有源高通滤波器的广泛应用 (5)二、 LM741EN芯片引脚功能及其应用 (5)LM741芯片引脚和工作说明： (5)三、有源高通滤波电路介绍及其工作原理 (6)1.滤波电路 (6)2.集成运放电路和反馈电路 (6)3.二阶有源高通电路框架图： (7)四、有源高通滤波电路的设计 (8)（1）设计方案 (8)（2）元器件参数计算和选择（截止频率的选定） (8)（3）对设计的电路进行仿真调试 (9)①仿真电路 (9)②波特图幅频特性 (10)③波特图相频特性 (10)④输入波形与输出波形比较（红色为输入波形，蓝色为输出波形） (11)五、有源高通滤波电路的扩展和改良 (13)四阶有源高通滤波电路 (13)利用记录仪观察波形数据 (13)六、实训总结 (14)七、参考文献 (14)一、有源高通滤波器的广泛应用滤波器是减少或消除谐波对电力系统影响的电气部件，广泛应用于电力系统、通信发射机与接收机等电子设备中，它能减弱或消除谐波的危害，对无用信号尽可能大的衰减，让有用信号尽可能无衰减的通过，从而纠正信号波形畸变。
所以，无论信号的获取、传输，还是信号的处理和交换都离不开滤波技术。
在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛，尤其是有源高通滤波器。
它在通讯、声纳、测控、仪器仪表等领域中有着广泛的应用，有源高通滤波器的优劣直接决定产品的优劣。
所以研究滤波器，具有重大意义。
二、LM741EN芯片引脚功能及其应用LM741EN是一种应用非常广泛的通用型运算放大器。
这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。
具有广泛的共同模式，差模信号范围和低失调电压调零能力与使用适当的电位。
IIR高通、带通和带阻数字滤波器课程设计
IIR 高通、带通和带阻数字滤波器设计一、 设计目的和意义随着集成电路技术的发展，各种新型的大规模和超大规模集成电路不断涌现集成电路技术与计算机技术结合在一起， 使得对数字信号处理系统功能的要求越来越强。
DSP 技术就是基于VLSI 技术和计算机技术发展起来的一门重要技术，DSP 技术已在通信、控制 信号处理、仪器仪表、医疗、家电等很多领域得到了越来越广泛的应用.在数字信号处理中数字滤波占有极其重要的地位。
数字滤波在语音信号、图象处理模式识别和谱分析等领域中的一个基本的处理技术。
数字滤波与模拟滤波相比数字滤波具有很多突出的优点，主要是因为数字滤波器是过滤时间离散信号的数字系统，它可以用软件（计算机程序）或用硬件来实现，而且在两种情况下都可以用来过滤实时信号或非实时信号。
尽管数字滤波器这个名称一直到六十年代中期才出现，但是随着科学技术的发展及计算机的更新普及，数字滤波器有着很好的发展前景，在各个领域中越用越广乏。
二、 设计原理㈠、数字滤波器的工作原理在数字滤波中，我们主要讨论离散时间序列。
如图1所示。
设输入序列为()n x ，离散或数字滤波器对单位抽样序列()n δ的响应为()n h 。
因()n δ在时域离散信号和系统中所起的作用相当于单位冲激函数在时域连续信号和系统中所起的作用。
图1 数字滤波器原理数字滤波器的序列()n y 将是这两个序列的离散卷积，即()()()∑∞∞=-=k k n x k h n y （1.4）同样，两个序列卷积的z 变换等于个自z 变换的乘积，即()()()z X z H z Y = （1.5）用T j e z ω=代入上式，其中T 为抽样周期，则得到)()()()T j T j T j e X e H e Y ωωω= （1.6）式中()T j e X ω和 ()T j e Y ω 分别为数字滤波器输入序列和输出序列的频谱，而()Tj e H ω为单位抽样序列响应()n h 的频谱。
dsp滤波器llR课程设计
dsp滤波器llR课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字信号处理（DSP）的基本概念，特别是滤波器的作用和分类。
2. 学生能掌握IIR（无限冲击响应）滤波器的原理和数学描述。
3. 学生能学习并应用IIR滤波器的不同类型，如巴特沃斯、切比雪夫和椭圆滤波器。
4. 学生能够明确IIR滤波器的频率响应特性及其与理想滤波器之间的差异。
技能目标：1. 学生能够使用计算机软件（如MATLAB）进行IIR滤波器的设计和仿真。
2. 学生能够通过实验或模拟，分析并评估IIR滤波器的性能，包括幅频响应和相频响应。
3. 学生能够解决实际应用中IIR滤波器的设计问题，如确定合适的滤波器阶数和截止频率。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对数字信号处理学科的兴趣，认识到其在现代通信和信号处理领域的重要性。
2. 学生能够通过小组合作完成滤波器设计任务，培养团队协作能力和解决问题的能力。
3. 学生能够通过课程学习，增强对数学工具在工程问题解决中作用的认可，培养科学严谨的态度。
本课程设计旨在结合学生年级特点和知识深度，通过理论与实践相结合的方式，使学生不仅掌握IIR滤波器的基础知识，而且能够在实际应用中灵活运用，从而激发学生的学习兴趣和探究欲望，提高其分析和解决复杂工程问题的能力。
二、教学内容本节教学内容紧密围绕课程目标，结合教材以下章节进行组织：1. 数字信号处理基础概念：回顾数字信号处理的基本原理，重点介绍离散时间信号与系统的基本性质，为理解滤波器设计奠定基础。
2. 滤波器原理与分类：详细讲解滤波器的定义、作用及其分类，特别是无限冲击响应（IIR）滤波器的特点和应用场景。
3. IIR滤波器数学描述：深入分析IIR滤波器的差分方程表示和Z域转移函数，包括极点和零点的概念及其对滤波器性能的影响。
4. IIR滤波器设计方法：系统介绍巴特沃斯、切比雪夫和椭圆等常见IIR滤波器的设计方法和步骤，强调不同类型滤波器的性能特点。
IIR数字滤波器课程设计
燕山大学课程设计说明书题目：用双线性变换法设计IIR滤波器学院（系）：电气工程学院年级专业： 07级仪表2班学号： 0701********学生姓名：古悦指导教师：谢平林洪斌教师职称：教授讲师燕山大学课程设计（论文）任务书说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
年月日燕山大学课程设计评审意见表目录一、摘要 (3)二、设计思想 (3)2.1 IIR数字滤波器设计思路 (3)2.2设计IIR数字滤波器的两种方法 (4)2.3双线性变换法的基本原理 (5)2.4用双线性变换法设计IIR数字滤波器的步骤 (6)三、程序源代码和运行结果 (6)3.1低通滤波器 (6)3.2高通滤波器 (9)3.3带通滤波器 (12)3.4带阻滤波器 (14)四、网络结构图 (17)五、心得体会 (19)参考文献 (19)一、摘要数字滤波器是具有一定传输选择特性的数字信号处理装置,其输入、输出均为数字信号,实质上是一个由有限精度算法实现的线性时不变离散系统。
它的基本工作原理是利用离散系统特性对系统输入信号进行加工和变换,改变输入序列的频谱或信号波形,让有用频率的信号分量通过,抑制无用的信号分量输出。
数字滤波器和模拟滤波器有着相同的滤波概念,根据其频率响应特性可分为低通、高通、带通、带阻等类型,与模拟滤波器相比,数字滤波器除了具有数字信号处理的固有优点外,还有滤波精度高(与系统字长有关)、稳定性好(仅运行在0与l两个电平状态)、灵活性强等优点。
数字滤波器按单位脉冲响应的性质可分为无限长单位脉冲响应滤波器IIR和有限长单位脉冲响应滤波器(FIR)两种。
本文介绍IIR 数字滤波器的设计。
二、设计思想2.1 IIR数字滤波器设计思路IIR 数字滤波器可用一个n阶差分方程表示y(n)=Σb r x(n-r)+Σa k y(n-k)或用它的Z域系统函数:对照模拟滤波器的传递函数:不难看出,数字滤波器与模拟滤波器的设计思路相仿,其设计实质也是寻找一组系数{b,a},去逼近所要求的频率响应,使其在性能上满足预定的技术要求;不同的是模拟滤波器的设计是在S平面上用数学逼近法去寻找近似的所需特性H(S),而数字滤波器则是在Z平面寻找合适的H(z)。
IIR滤波器分析与设计(数字信号处理课程设计报告)
数字信号处理课程设计报告选题名称:IIR滤波器分析与设计摘要：数字滤波器是具有一定传输选择特性的数字信号处理装置,其输入、输出均为数字信号,实质上是一个由有限精度算法实现的线性时不变离散系统。
它的基本工作原理是利用离散系统特性对系统输入信号进行加工和变换,改变输入序列的频谱或信号波形,让有用频率的信号分量通过,抑制无用的信号分量输出。
数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即无限长冲激响应(IIR)数字滤波器和有限长冲激响应(FIR)数字滤波器。
文章介绍IIR数字滤波器的设计、是使用MATLAB程序来设计一个界面，进行IIR滤波器设计，设计中使用的方法有双线性变换法、脉冲不变响应法，通过界面的按钮等控件的一些方式来选择，如巴特沃斯低通滤波器的分析和功能测试。
关键词：数字滤波器；IIR数字滤波器；双线性变换法；脉冲不变响应法目录1 引言 (1)2 课题综述 (1)2.1课题简介 (1)2.2 面对的问题 (1)3 系统分析 (2)3.1涉及的基础知识 (2)3.2总体方案 (5)4 系统设计 (5)4.1总体设计思路 (5)4.2界面设计 (7)5 代码编写 (8)5.1自编函数IIR_C REATEFILTER (8)5.2显示相位谱函数IIR_D ISP A NGLE (9)5.3显示幅度谱函数IIR_D ISP M AG (10)5.4选择波形文件函数IIR_G ET W A VF ILE (10)5.5播放原始波形文件函数IIR_P LAYORG (10)5.6显示零极点图函数IIR_D ISP Z PLANE (10)5.7显示幅度谱函数IIR_P LAYMOD (11)6 程序调试 (11)7 运行结果 (11)7.1主界面运行结果 (11)7.2滤波器选择及分析 (12)7.3功能测试 (14)总结 (15)致谢 (16)参考文献 (17)1 引言数字滤波器是对数字信号实现滤波的线性时不变系统。
IIR高通滤波器的设计
湖南文理学院课程设计报告实习名称： IIR高通滤波器的设计教学院部：电气与信息工程学院专业班级：通信工程 09103班学生姓名：蓝学生学号： 0326指导教师：朱明旱-完成时间： 2012 年06月14日报告成绩：;摘要此报告重点介绍了用双线性不变法设计IIR数字滤波器的基本流程，比较了各种设计方法的优缺点，总结了模拟滤波器的性能特征。
最后以双线性不变法设计了一个高通巴特沃斯IIR数字滤波器，介绍了设计步骤，然后在Matlab环境下进行了仿真与调试，实现了设计目标。
关键词：Matlab 双线性不变法 IIR数字滤波器巴特沃斯高通AbstractThis report introduced with emphasis of the basic flow of designing the IIR digit filterby the bilinear political reform, compared with each kind of design method's good and bad points, summarized analog filter's performance characteristic. Finally design one by the bilinear political reform to pass Butterworth high IIR digit filter, introduced the design procedure, then has carried on the simulation and the debugging under the Matlab environment, has achieved the project objective.:Key word: Matlab bilinearity political reform the IIR digital filter pass high butterworth一、设计目的'课题要求设计一个IIR 数字滤波器，高通，采用双线性变换法，用巴特沃斯实现，用matlab 软件对其进行仿真与调试。
数字信号处理课程设计报告---IIR滤波器分析与设计
数字信号处理课程设计报告选题名称:系（院）:专业:班级:姓名:学号:指导教师:学年学期:2010 ~ 2011 学年第 1 学期2011 年01 月08 日设计任务书指导教师（签章）：年月日摘要：数字滤波器是指输入、输出均为数字信号，通过一定的运算关系改变输入信号所含频率成分的相对比例或滤除某些频率成分的器件。
它在各种数字信号处理领域均有广泛的应用，其质量的优劣直接决定着数字产品的质量，数字滤波器按网络结构可分为IIR数字滤波器和FIR数字滤波器，其中IIR数字滤波器因结构简单，体积小，可靠性高，运算速度快等优点，在一些对相位要求不十分严格的场合有重要作用。
本设计是利用Matlab语言对IIR数字滤波器设计建立一个软件仿真平台，系统由巴特沃斯滤波器、切比雪夫Ⅰ型滤波器、切比雪夫Ⅱ型滤波器等组成,每种滤波器也包含低通、高通、带通、带阻滤波的设计，设计结果由时域单位脉冲响应图形幅度谱、相位谱以及极零点图表示，并输入音频文件测试滤波功能，还可任意修改各系统参数以分析研究滤波器设计结果，形象直观。
关键词：数字滤波器；Matlab；IIR数字滤波器；仿真目录1 课题综述 (1)1.1 课题来源及意义 (1)1.2 实现的功能 (1)2 系统分析 (1)2.1 设计的基础知识 (1)2.2 IIR滤波器的MATLAB实现 (3)3 系统设计 (3)3.1 IIR滤波器的设计 (3)3.2 系统框图 (4)4 代码编写 (5)4.1 巴特沃斯低通与高通的实现代码 (5)4.2 巴特沃斯带通与带阻实现代码 (5)4.3 切比雪夫1低通与高通的实现代码 (6)4.4 切比雪夫2低通与高通的实现代码 (6)5 运行与调试 (7)5.1 运行界面 (7)5.2 程序调试 (11)总结 (12)致谢 (13)参考文献 (14)1 课题综述1.1 课题来源及意义数字滤波是数字信号处理的重要内容，是由乘法器、加法器的单位掩饰器组成的一种运算过程，其功能是对输入离散信号进行运算处理，以达到改变信号频谱的目的。
高通滤波器的课程设计
高通滤波器的课程设计一、教学目标本节课的学习目标主要包括以下三个方面：1.知识目标：学生需要理解高通滤波器的基本原理，掌握其在信号处理中的应用；了解高通滤波器的频率响应特性，并能够运用相关公式进行计算。
2.技能目标：学生能够运用高通滤波器对实际信号进行处理，掌握滤波器的设计和实现方法；能够利用编程语言或相关软件对信号进行滤波处理，并分析处理结果。
3.情感态度价值观目标：培养学生对信号处理领域的兴趣，提高学生解决实际问题的能力，培养学生的创新意识和团队合作精神。
在制定教学目标时，需要分析课程性质、学生特点和教学要求，明确课程目标，并将目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
二、教学内容根据课程目标，本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.高通滤波器的基本原理：介绍高通滤波器的定义、作用以及其在信号处理中的应用，解释高通滤波器的频率响应特性。
2.高通滤波器的频率响应特性：讲解高通滤波器的频率响应公式，分析不同参数对滤波器性能的影响，并通过实例进行说明。
3.高通滤波器的设计与实现：介绍高通滤波器的设计方法，包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等，并讲解如何在实际信号中应用高通滤波器。
4.滤波器编程实践：利用编程语言或相关软件，对学生进行高通滤波器的编程实践训练，使其能够熟练地对信号进行滤波处理。
教学内容的安排和进度要合理，确保学生能够逐步掌握高通滤波器的相关知识和技能。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：教师对高通滤波器的基本原理和频率响应特性进行讲解，使学生能够理解并掌握相关知识。
2.案例分析法：通过分析实际信号处理中的案例，使学生能够了解高通滤波器的应用场景，并学会如何设计滤波器。
3.实验法：让学生利用编程语言或相关软件进行高通滤波器的编程实践，提高学生的动手能力和解决实际问题的能力。
4.讨论法：在课堂上学生进行小组讨论，鼓励学生分享自己的观点和心得，培养学生的团队合作精神。
IIR滤波器课程设计数字信号处理课程设计报告
摘要：数字滤波器在数字信号处理领域中已经得到广泛的应用。
利用MATLAB的数字滤波器设计工具可以快速有效地设计各种IIR数字滤波器，设计简单方便。
在设计过程中可以随时对比设计要求和滤波器特性，并可通过不断调整参数，以使滤波器的设计得到最优化。
本文所设计的IIR滤波器采用间接方法，借助模拟滤波器的设计方法进行的。
其设计步骤是：先设计过渡模拟滤波器得到系统函数，然后将模拟滤波器系统函数按脉冲响应不变法转换成数字滤波器的系统函数。
滤波器的使用者不仅可以看到相应类型滤波器的频响图和零、极点图，还可以通过音频文件进行功能测试，从而实现滤波器的最优化。
关键词：MATLAB；IIR数字滤波器；脉冲响应不变法；×××1 课程综述1.1 课题的来源和意义随着信息时代和数字世界的到来，数字信号处理已成为当今一门极其重要的学科和技术领域。
目前数字信号处理在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。
在数字信号处理中起着重要的作用并已获得广泛应用的是数字滤波器，根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类：无限冲激响应IIR滤波器和有限冲激响应FIR滤波器。
与FIR滤波器相比，IIR滤波器的实现采用的是递归结构，极点须在单位圆内，在相同设计指标下，实现IIR滤波器的阶次较低，即所用的存储单元少，从而经济效率高。
1.2 预期目标IIR数字滤波器可以通过巴特沃斯、切比雪夫I和切比雪夫II三种类型的模拟滤波器，采用脉冲响应不变法实现IIR数字低通、高通、带通和带阻滤波器；同时，还具有测试功能，滤波器的使用者可以选择音频对滤波器的效果进行测试。
1.3 面对的问题及解决问题的关键技术MATLAB是于1984年由美国MathWorks公司推出，该软件具有使用简单、方便，易编程，语言简练，函数库可任意扩充，采用全新数据类型和面向对象编程技术等特点，有强大的数值分析、矩阵运算、图形绘制、数据处理等功能，因此已被广泛应用在教学、科研和工程设计的各个领域。
iir数字滤波器设计课程设计
iir数字滤波器设计 课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解IIR数字滤波器的基本原理与数学模型；2. 掌握IIR数字滤波器的不同设计方法，如脉冲响应不变法和双线性变换法；3. 学会分析IIR数字滤波器的频率特性及其对信号处理的影响；4. 熟悉运用相关的计算机辅助设计工具进行IIR滤波器的仿真与测试。
技能目标：1. 能够运用所学知识独立设计满足特定要求的IIR数字滤波器；2. 能够运用计算机辅助设计工具对IIR滤波器进行仿真，验证其性能；3. 能够分析实际信号处理问题，选择合适的IIR滤波器进行应用。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对于数字信号处理学科的兴趣，激发其探索精神；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的准确性与实验结果的可靠性；3. 培养学生的团队协作意识，通过小组讨论与分享，共同提高解决问题的能力。
课程性质分析：本课程为电子信息工程专业高年级课程，涉及理论知识与实践应用，强调学生的实际操作能力。
学生特点分析：学生具备一定的数字信号处理基础，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求：结合理论教学与实践操作，注重培养学生的实际应用能力和创新精神，提高课程目标的达成度。
通过对课程目标的分解与教学过程中的不断评估，确保学生能够达到预定的学习成果。
二、教学内容1. IIR数字滤波器基本原理：包括IIR滤波器的定义、分类及其数学模型，重点讲解z变换在IIR滤波器设计中的应用。
相关教材章节：第3章“数字滤波器的基本概念”，第4章“无限脉冲响应数字滤波器”。
2. IIR数字滤波器设计方法：详细介绍脉冲响应不变法、双线性变换法等设计方法，分析各种方法的优缺点及适用场合。
相关教材章节：第5章“脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器”，第6章“双线性变换法设计IIR数字滤波器”。
3. IIR数字滤波器频率特性分析：讲解IIR滤波器的频率响应特性，分析其对信号的处理效果。
相关教材章节：第7章“数字滤波器的频率特性分析”。
二阶RC有源低通高通带阻滤波器的设计_电子技术课程设计报告
电子技术课程设计报告二阶RC有源滤波器的设计目录第一章设计任务与要求 (3)1.1 设计任务 (3)1.2 设计要求 (3)第二章设计方案 (3)2.1 总方案设计 (3)2.1.1 方案框图 (3)2.1.2 子框图的作用 (3)2.1.3 方案选择 (4)第三章设计原理与电路 (6)3.1 单元电路的设计 (6)3.1.1 原理图设计 (6)3.1.2 滤波器的传输函数与性能参数 (8)3.2 元件参数的计算 (10)3.2.1 二阶低通滤波器 (10)3.2.2 二阶高通滤波器 (10)3.2.3 二阶带通滤波器 (10)3.2.4 二阶带阻滤波器 (11)3.2 元器件选择 (11)3.3 工作原理 (12)第四章电路的组装与调试 (12)4.1 MultiSim电路图 (13)4.2 MultiSim仿真分析 (15)第五章设计总结 (19)附录 (20)附录Ⅰ元件清单 (20)附录Ⅱ Protel原理图 (20)附录Ⅲ PCB图（正面） (21)附录Ⅳ PCB图（反面） (22)参考文献 (23)第一章设计任务与要求1.1 设计任务1、学习RC有源滤波器的设计方法；2、由滤波器设计指标计算电路元件参数；3、设计二阶RC有源滤波器(低通、高通、带通、带阻)；4、掌握有源滤波器的测试方法；5、测量有源滤波器的幅频特性。
1.2 设计要求1、分别设计二阶RC低通、高通、带通、带阻滤波器电路，计算电路元件参数，拟定测试方案和步骤；2、在multisim里仿真电路，测量并调整静态工作点；3、测量技术指标参数；4、测量有源滤波器的幅频特性；5、写出设计报告。
第二章设计方案2.1 总方案设计2.1.1方案框图图2.1.1 RC 有源滤波总框图2.1.2子框图的作用1 RC 网络的作用在电路中RC 网络起着滤波的作用，滤掉不需要的信号，这样在对波形的选取上起着至关重要的作用，通常主要由电阻和电容组成。
IIR数字高通滤波器设计
数字信号处理课程设计报告书课题名称 IIR 数字高通滤波器设计姓 名 李建磊学 号 20106505院、系、部电气工程系 专 业电子信息工程 指导教师刘鑫淼2013年 6 月28日※※※※※※※※※※※※※ ※※ ※※※※※※※※※2010级数字信号处理课程设计IIR 数字高通滤波器设计20106505 李建磊一、设计目的1、掌握双线性变换法及脉冲响应不变法设计IIR 高通数字滤波器具体设计方法及其原理，并用MATLAB 编程。
2、观察双线性变换法及脉冲响应不变法设计的数字高通滤波器的频域特性。
二、设计要求 已知模拟滤波器的系统函数为10001000)(+=s s H a 分别用脉冲响应不变法和双线性变换法将该数字滤波器，画出其幅频特性曲线并比较两种方法。
抽样频率分别为Hz 1000和Hz 1500。
三、实验原理常用的数字滤波器一般属于选频滤波器。
假设数字滤波器的频率响应函数)(ωj e H 用(3.1)式表示：）（ωθωωωj j j e z e e H e H z H j |)(|)(|)(=== (3.1) 式中|)(ωj e H |称为幅频特性函数；)(ωθ称为相频特性函数。
利用双线形变换法转换，数字滤波器的系统函数)(z H 为1112|)()(-+-==z z T s a s H z H (3.2)设模拟滤波器)(s H a 只有单极点，且分母多项式的阶次高于分子多项式的阶次，将)(s H a 用部分分式表示：∑=-=N i ii a s s A s H 1)( (3.3) 利用单位脉冲响应不变法变换，数字滤波器的系统函数)(z H 为∑=--=N i T s i z eA z H i 111)( (3.4) 从原理上讲,通过频率变换公式，可以将模拟低通滤波器系统函数)(p Q 变换成希望设计的低通、高通滤波器系统函数)(s H d 。
所以设计高通滤波器的一般过程是：1、通过频率变换公式，先将希望设计的滤波器指标转换为相应的低通滤波器指标；2、设计相应的低通系统函数)(p Q ；3、进行频率变换得到希望设计的滤波器系统函数)(s H d 。
椭圆高通IIR数字滤波器设计【范本模板】
南华大学数字信号处理课程设计学院: 电气工程学院学生姓名：张鑫学号：20094470134专业班级：电子091设计题目：椭圆高通IIR数字滤波器设计指导老师: 陈忠泽2013年1月每位同学根据自己在班里的学号（最后两位)查表一得到一个四位数，由该四位数索引表二确定待设计数字滤波器的类型及其设计方法，然后用指定的设计方法完成滤波器设计。
要求：1. 滤波器的设计指标：(1）通带截止频率ωpc=e i d50∙0.2π rad，（2）阻带截止频率ωsc=e i d50∙0.6π rad,（3）通带最大衰减a p=1dB, (4）阻带最小衰减a s=60dB其中，—你的学号的最后两位2、题目：椭圆高通IIR数字滤波器设计（数字频率转换）3。
滤波器的初始设计通过手工计算完成；4。
在计算机辅助计算基础上分析滤波器结构对其性能指标的影响（至少选择两种以上合适的滤波器结构进行分析）；5。
在计算机辅助计算基础上分析滤波器参数的字长对其性能指标的影响；6。
以上各项要有理论分析和推导、原程序以及表示计算结果的图表；7。
课程设计结束时提交设计说明书。
一手工计算完成椭圆IIR数字高通滤波器的初始设计1.设计要求滤波器的设计指标要求为（1）通带截止频率ωpc=e i d50∙0.2π rad,（2）阻带截止频率ωsc=e i d50∙0.6π rad,(3）通带最大衰减a p=1dB,（4）阻带最小衰减a s=60dB其中i d为我学号的后两位.我的学号20094470134,所以i d=34。
由此计算得：(1）通带截止频率:ωp=e i d50∙0.2π rad=e3450∙0.2π rad=1。
2407，f p= 0.1974(2）阻带截止频率:ωs=e i d50∙0.6π rad=e3450∙0.6π rad=3。
7222,f s=0.5924（3）通带最大衰减：a p=1dB，(4)阻带最小衰减:a s=60dB2.数字边界频率转换成模拟边界频率转换关系为：Ω=2T tan12ω其中，令T=2s 计算得: Ωp=0.7144 rad/sΩs=—3.3473 rad/sa p =1dB a s =60dBλ=Ωp Ωs=—0.2134为归一化基准频率的条件下，通带、阻带阶值归一化频率互为倒数。
椭圆IIR高通数字滤波器
南华大学电气工程学院数字信号处理课程设计设计题目：椭圆高通IIR数字滤波器专业：10级电子02班学生: 王超学号:20104470245起迄日期:2013年12月26日—2014年1月11日指导教师:陈忠泽一、总体设计思路（1）根据rand函数产生的0-1之间随机值计算数字高通滤波器的技术指标。
（2）将数字高通滤波器的边界频率转换成模拟高通滤波器的边界频率。
（3）将模拟高通滤波器的的技术指标转换成归一化的椭圆模拟低通滤波器的技术指标。
（4）设计归一化椭圆低通滤波器原型G LP(s)。
（5）通过频率转换将G LP(s)转换成过渡的模拟高通滤波器G HP（s）。
（6）采用双线性变换法将过渡的G HP（s）转换成数字高通滤波器H HP(Z)。
二、手工计算完成椭圆IIR数字高通滤波器的初始设计1.数字高通滤波器的设计指标（1）通带截止频率ωpc=ω2π rad,（2）阻带截止频率ωsc=ω1π rad,（3）通带最大衰减a p=1dB,（4）阻带最小衰减a s=60dB其中， ω1，ω2为两个用MATLAB的rand函数随机产生的0-1之间的值，且有ω1<ω2ω1=0.2785，ω2=0.5489〔1〕通带截止频率：ωpc=ω2πrad=0.5469π rad=〔2〕阻带截止频率：ωsc=ω1π rad=0.2785π rad=〔3〕通带最大衰减：a p=1dB〔4〕阻带最小衰减：a s=60dB2.将数字高通滤波器设计指标转换成模拟高通滤波器设计指标频率转换关系为：Ω=2Ttan12ω，为了计算方便，令T=2s 计算得:（1）Ωph=rad/s（2）Ωsh=0.4677 rad/s（3）a p=1dB（4）a s=60dB3.转换成归一化椭圆滤波器设计指标（1）归一化边界频率椭圆滤波器的归一化低通原型一般选择关于通带边界频率Ωph 归一化的低通系数。
在虚轴上低通到高通滤波器的映射关系为如下频率变换公式λ=−λPΩph Ω综合上述，得：归一化通带边界频率λP=1归一化阻带边界频率λs=ΩphΩsh=2.4789（2）确定椭圆滤波器最小阶数定义频率的选择性因数k为：k=λPλs=2.4789令:q0=12.1−(1−k2)141+(1−k2)14=q=q0+2q05+15q09+15q013= b2=100.1a p=106ε2=100.1a s=100.1椭圆滤波器的最小阶次N可表示为：N≥log16[(b2−1)ε2−1]log[1q]经计算，最小阶数为N = 4。
IIR数字高通滤波器的设计
基于MATLAB的数字滤波器设计题目基于MATLAB的IIR数字高通滤波器设计学院名称信息科学与工程学院指导教师班级小组成员学号摘要数字滤波器具有比模拟滤波器精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活以及实现模拟滤波器无法实现的特殊功能等优点。
利用MATLAB 设计滤波器,可以按照设计要求非常方便地调整设计参数,极大地减轻了设计的工作量,有利于滤波器设计的最优化。
Matlab因其强大的数据处理功能被广泛应用于工程计算,其丰富的工具箱为工程计算提供了便利,利用Matlab信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器,设计简单方便。
本文介绍了在MATLAB 7.0 环境下IIR高通数字滤波器设计的方法和步骤。
关键词：数字滤波器模拟滤波器 IIR数字高通滤波器 MATLAB1 IIR数字高通滤波器的设计1.1数字滤波器的概述与模拟滤波器相对应，在离散系统中广泛应用数字滤波器。
所谓数字滤波器，是指输入、输出均为数字信号，通过数值运算处理改变输入信号所含频率成分的数字器件或程序。
它的作用是利用离散时间系统的特性对输入信号波形或频率进行加工处理。
或者说，把输入信号变成一定的输出信号，从而达到改变信号频谱的目的。
下图给出了一个具有模拟输入信号和输出信号的实时数字滤波器的简化方框图。
1.2 数字滤波器的设计步骤设计一个IIR数字滤波器主要包括以下几个步骤：（1）确定滤波器要求的计算（2）选择合适的滤波器系数的计算。
（如图一流程图所示）（3）用一个适当的结构来表示滤波器。
（4）有限长效应对滤波器性能的影响分析。
（5）用软件或硬件来实现滤波器。
图一流程图本次设计的IIR数字滤波器系数的计算是根据已知的模拟滤波器的特性转换到等价的数字滤波器。
两个常用的基本方法是冲击响应不变法和双线性变换法。
本次设计使用的是双线性变换法。
1.3 IIR数字高通滤波器的技术指标常用的数字滤波器一般属于选频滤波器。
假设数字滤波器的频率响应函数H(e jw)用下式表示：H(e jω)=| H(e jω)|e jθ(ω)式中，| H(e jω)|称为幅频特性函数；θ(ω)称为相频特性函数。
(模电)二阶高通滤波器的设计.
课程名称模拟电子技术课程设计设计题目二阶高通滤波器的设计专业名称自动化班级学号学生姓名指导教师年月日任务书设计名称：二阶高通滤波器的设计学生姓名：指导教师：起止时间：自年月日起至年月日止一、课程设计目的设计一种基于模拟电子技术的容许高频信号通过、但减弱（或减少）频率低于截止频率信号通过的滤波器。
二、课程设计任务和基本要求设计任务：1. 分别用压控电源和无限增益多路反馈二种方法设计电路；2. 截止频率Fc=200Hz；3. 增益AV=2；4. 用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。
基本要求：1. 能够实现设计任务的基本功能；2. 至少设计两种方法设计电路；3. 要求依据二阶高通滤波器，运用模拟电子技术的理论设计、制定实验方案，并撰写课程设计论文要求符合模板的相关要求，字数要求3000字以上。
指导老师评价表院（部）年级专业学生姓名学生学号题目二阶高通滤波器的设计一、指导老师评语指导老师签名：年月日二、成绩评定指导老师签名：年月日课程设计报告目录第一章方案设计与论证 (2)1.1 设计—：用压控电压源设计二阶高通滤波电路 (2)1.2 设计二：用无限增益多路反馈设计高通滤波电路 (3)第二章单元电路设计与参数计算 (3)2.1 方案一：压控电压源二阶高通滤波电路 (3)2.2 方案二、用无限增益多路反馈设计高通滤波电路 (4)第三章总原理图及元器件清单 (4)3.1 总原理图 (4)3.2 元件清单 (5)第四章安装与调试 (6)4.1 焊接 (6)4.2 调试 (6)第五章性能测试与分析 (9)5.1 输出电压的测量 (9)5.2 数据处理与误差计算 (10)5.3 误差分析 (10)第六章结论与心得 (11)参考文献 (11)第一章 方案设计与论证二阶高通滤波器是容许高频信号通过、但减弱（或减少）频率低于截止频率信号通过的滤波器。
高通滤波器有综合滤波功能，它可以滤掉若干次高次谐波，并可减少滤波回路数。
二阶高通滤波器-电路分析课程设计
二阶高通滤波器-电路分析课程设计
《电路分析课程设计》
班级:电子工程学院级班
学号:
编号:
姓名:
一、实验目的
1.设计截止频率为912004赫兹的二阶无源高通滤波器
2.应用仿真软件测试
二、原理及计算
先建立二阶无源高通滤波电路如下图:
222由书本计算(过程略)得到下式 -ωRC,H(j),(12,19)222,,1,RC，j3RC 222,RC
, H(j),
22222229,RC，(1,,RC)
2222222
(,RC),7,RC,1,0又可知当w为截止频率时 cc
1
|H(jω)|,,0.707
2
即
可以得到RC与截止频率关系
2.672088
,,C
RC
截止频率为912004赫兹，所以选定电容为0.24uF，相应电阻为1.91 欧
三、测试结果
测试电路图如下:
1.设频率1为极大值
此时示波器显示图像为
可见没有损失;
2.设频率2为截止频率此时示波器显示图像为
可以明显观察到想要的结果。
3.设频率3为极小值
此时示波器图像为
完全无法通过。
证明此滤波器为高通滤波器。
总结
1.仿真软件耗费了大量时间，在软件运用上还是显得不够熟悉。
做的是一个二阶的滤波器，下次可以尝试更高阶的。
2.角频率越大时，电压转移比几乎为零。
3.角频率远远小于转折角频率是，电压转移比几乎为1。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
课程设计任务书学生姓名：专业班级：电信1404指导教师：工作单位：信息工程学院题目：IIR高通滤波器的设计初始条件：具备数字信号处理的理论知识；具备Matlab编程能力；熟悉高通滤波器的设计原理；提供编程所需要的计算机一台要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、设计阻带截止频率为200Hz的IIR数字高通滤波器2、独立编写程序实现3、完成符合学校要求的设计说明书时间安排：一周，其中3天程序设计，2天程序调试指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要此报告重点介绍了用双线性不变法设计IIR数字滤波器的基本流程，比较了各种设计方法的优缺点，总结了模拟滤波器的性能特征。
最后以双线性不变法设计了一个高通巴特沃斯IIR数字滤波器，介绍了设计步骤，然后在MATLAB环境下进行了仿真与调试，实现了设计目标。
关键词：MATLAB；双线性不变法；IIR数字滤波器；巴特沃斯；高通目录1.设计项目要求与说明 (2)2.系统设计 (2)2.1 设计思路 (2)2.2 设计方法对比 (2)2.3 典型模拟滤波器比较 (3)2.4 设计步骤 (4)2.5 解析计算 (4)3.仿真程序的设计与调试 (3)3.1 数字域指标变换成模拟域指标 (5)3.2 数字域频率进行预畸变 (5)3.3 模拟滤波器的设计 (6)3.4 模拟滤波器变成数字滤波器 (7)3.5 理论计算数字滤波器的仿真 (10)4.仿真电路 (10)5.总结与体会 (10)参考文献 (12)附录一总程序 (124)1．设计项目要求与说明课题要求设计一个IIR数字高通滤波器，采用MATLAB软件对其进行仿真与调试。
本次课设我采用双线性变换法，以及巴特沃斯来实现，以下将先说明用双线性法设计IIR 数字滤波器的原理，然后写出基于MATLAB的软件设计流程。
在对设计进行调试，分析实验数据。
2．系统设计2.1 设计思路IIR滤波器设计的主要方法是先设计低通模拟滤波器，然后转换为高通、带通或带阻数字滤波器。
对于其他如高通，带通，则通过频率变换转换为设计相应的高通，带通等。
在设计的全过程的各个步骤，MATLAB都提供相应的工具箱函数，使得IIR数字滤波器设计变得非常简单。
总的来说，我的设计思路主要有以下两种：思路一：从归一化模拟低通原型出发，先在模拟域内经频率变换成为所需类型的模拟滤波器；然后进行双线性变换，由S域变换到Z域，而得到所需类型的数字滤波器，过程如图2-1所示。
图2-1 先频率变换再离散思路二：先进行双线性变换，将模拟低通原型滤波器变换成数字低通滤波器；然后在Z域内经数字频率变换为所需类型的数字滤波器。
过程如图2-2所示。
以上两种思路都可以，我最后选择了第一种思路进行设计，即先在模拟域内经频率变换成为所需类型的模拟滤波器；然后进行双线性变换，由S域变换到Z域，而得到所需类型的数字滤波器。
2.2 设计方法对比方案一：冲激响应不变法冲激相应不变法是从时域出发，要求数字滤波器的激响应h(n)对应于模拟滤波器ha(t)的等间隔抽样，h(n)=ha(nT) ，其中T是抽样周期，因此时域逼近良好。
优点：（1） h(n)完全模仿模拟滤波器的单位抽样响应时域逼近良好。
（2）线性相位模拟滤波器转变为线性相位数字滤波器。
缺点：（1）对时域的采样会造成频域的“混叠效应”，故有可能使所设计数字滤波器的频率响应与原来模拟滤波器的频率响应相差很大。
（2）不能用来设计高通和带阻滤波器。
只适用于限带的低通、带通滤波器。
方案二：双线性变换法双线性变换法是从频域出发，使DF的频率响应与AF的频率响应相似的一种变换法。
直接使数字滤波器的频率响应，逼近模拟滤波器的频率响应,进而求得H(z)。
优点：（1）避免了频率响应的混迭现象。
（2）在特定AF和特定DF处，频率响应是严格相等的，它可以较准确地控制截止频率的位置。
（3）它是一种简单的代数关系，设计十分方便。
缺点：（1）除了零频率附近，ω与Ω之间严重非线性，即线性相位模拟滤波器变为非线性相位数字滤波器。
（2）要求模拟滤波器的幅频响应为分段常数型，不然会产生畸变。
（3）对于分段常数型AF滤波器，经双线性变换后，仍得到幅频特性为分段常数的DF.但在各个分段边缘的临界频率点产生畸变，这种频率的畸变，可通过频率预畸变加以校正。
方案三：频率变换法设计思想：从归一化模拟低通原型出发，先在模拟域内经频率变换成为所需类型的模拟滤波器；然后进行双线性变换，由S域变换到Z域，而得到所需类型的数字滤波器。
先进行双线性变换，将模拟低通原型滤波器变换成数字低通滤波器；然后在Z域内经数字频率变换为所需类型的数字滤波器。
综上所述，频率变换法是基于双线性变换法或冲激响应不变法（用于频带变换），此处选择双线性变换法主要是基于要获得严格的频率响应，以及较准确地控制截止频率的位置。
而由于此种方法是一种简单的代数关系，设计也十分方便。
2.3典型模拟滤波器比较1．Butterworth巴特沃斯滤波器：它具有单调下降的幅频特性，即最平幅度。
2．Chebyshev 切比雪夫滤波器：在通带或阻带等波纹，可提高选择性。
3．Bessel 贝塞尔滤波器：在通带内有较好的线性相位特性。
4．Ellipse 椭圆滤波器：其选择性相对前三种是最好的。
此处选择巴特沃斯主要是想获得最平稳的幅频响应。
而不计较相位特性，而用双线性变换法也会将线性相位变为非线性相位。
2.4 设计步骤如设计一个数字低通滤波器，其技术指标为：通带临界频率fp ，通带内衰减小于rp ；阻带临界频率fs ，阻带内衰减大于αs ；采样频率为FS 。
（1）将指标变为角频率2/π=p p sw f F ；2/π=s s sw f F（式2-1）（2）将数字滤波器的频率指标{Wk}由wk=(2/T)tan(Wk/2)转换为模拟滤波器的频率指标{wk},由于是用双线性不变法设计，故先采取预畸变。
22wp p tg T Ω=；22wss tgT Ω= （式2-2）（3）将高通指标转换为低通指标，进而设计高通的s 域模型 （4）归一化处理1=ΩΩ=pp p η；11==pp ηλ（式2-3）s s pηΩ=Ω；1s s λη= （式2-4）/10/101011lg /lg()2101S p S N ααλ-=- （式2-5）由式2-3，2-4，2-5计算出N ，查表可得模拟低通滤波器的阶数，从而由下式确定模拟高通滤波器的参数。
11111111H(z)=H()|H ()|caL z z s p z z s p -----+==Ω+-=（式2-6）2.5 解析计算（1）确定高通上下边带归一化数字角频率2/0.8p p s w f F ππ==2/0.4ππ==s s s w f F（2）预畸变，将数字高通指标转换为模拟低通指标p p 2/cot(/2)6155.4T w Ω== ；s 2/cot(/2)1453.1s T w Ω==（3）求阶数N 及cΩ根据巴特沃斯滤波器的幅度平方函数221|()|1()a Nc H j j j Ω=+ΩΩ ，其中N 为滤波器的阶数，cΩ为-3dB 频率。
由320|()|10a H j Ω== 和2020|()|10a H j Ω==联立，得1010lg((101)(101))2lg()at s p N δ--=Ω将20t A =，1δ=，1453.1Ω=s ，6155.4Ω=p 代入上式，得1010lg((101)(101))2lg()ats p N δ--=Ω=2.0595，故取整数N=3 即选用三阶巴特沃斯滤波器就能满足性能指标。
（4）查表得，归一化的模拟低通原型系统函数()H s ∆321()221∆=+++H s s s s（5）去归一化，将边界频率代入去归一化的系统函数H(s)321()221=+++ΩΩΩcccH s s ss（6）求脉冲传递函数H(z)，将1-1-z -1z 12s +=T 代入上式即得系统函数H(z)：3232 0.0780 z - 0.2339 z + 0.2339 z - 0.0780() z 0.7958 z 0.5020 z 0.0824H z =+++综上所述：本设计中选用三阶特沃斯滤波器求得系统函数：3232 0.0780 z - 0.2339 z + 0.2339 z - 0.0780() z 0.7958 z 0.5020 z 0.0824H z =+++该系统经理论计算满足设计要求。
3．仿真程序的设计与调试3.1 数字域指标变换成模拟域指标其程序为：fp = 400 ; fs= 200;Rp = 1 ; Rs = 20;wp =fp*2*pi; ws =fs*2*pi;FS=1000;T=1/FS;程序执行结果为：wp=2.5133e+003ws=1.2566e+03与实际计算结果相符。
3.2 数字域频率进行预畸变其程序为：wp2=2*tan(Wp/2)/T;ws2=2*tan(Ws/2)/T;经过预畸变，可以发现频率变为：wp2=6.1554e+003ws2=1.4531e+0033.3 模拟滤波器的程序设计%设计模拟滤波器[N,Wn] = buttord(wp2,ws2,Rp,Rs,'s');[z,p,k]=buttap(N); %创建Buttord低通滤波器原型[Bap,Aap]=zp2tf(z,p,k); %由零极点转换为传递函数的形式figure(1)freqs(Bap,Aap); %模拟低通滤波器的频率响应title('模拟滤波器（低通原型）的频率响应')[Bbs,Abs]=lp2hp(Bap,Aap,Wn); %模拟低通变高通figure(2)freqs(Bbs,Abs);title('模拟滤波器的频率响应')程序执行后可以发现其频率响应为：N=3，其波形如下图3-1图3-1 模拟滤波器的频率响应由上图分析可得：其符合高通的一般特征，与预期的效果一样。
而在此条件下，模拟滤波器低通原型的波形如下图3-2。
图3-2模拟滤波器（低通原型）的频率响应在设计的过程中，涉及一个频率变换的问题，即将模拟低通原型变为高通，其函数及用法：[b,a]=lp2hp(Bap,Aap,Wn);功能：把模拟滤波器原型转换成截至频率为Wn 的高通滤波器。
其中，Bap，Aap分别为低通传递函数的分子向量和分母向量；b，a分别为高通传递函数的分子向量和分母向量。
3.4 模拟滤波器变成数字滤波器其程序为：[Bbz,Abz]=bilinear(Bbs,Abs,FS); %用双线性变换法设计数字滤波器freqz(Bbz,Abz,512,FS);程序运行的结果为：如图3-3所示。