2017年西电电院数字信号处理上机实验报告五

实验五、IIR数字滤波器设计及其网络结构

班级：学号：姓名：成绩：

1实验目的

（1）熟悉数字滤波的基本概念、数字滤波器的主要技术指标及其物理意义；

（2）掌握巴特沃斯和切比雪夫模拟低通滤波器的设计方法和IIR数字低通滤波器的脉冲响应不变设计法、双线性变换法设计方法。

（3）了解模拟和数字滤波器的频率变换、IIR数字滤波器的直接（优化）设计方法；

2 实验内容

（1）设计计算机程序，根据滤波器的主要技术指标设计IIR数字巴特沃斯和切比雪夫低通、高通、带通和带阻滤波器；

（2）绘制滤波器的幅频特性和相频特性曲线，验证滤波器的设计结果是否达到设计指标要求；

（3）画出数字滤波器的直接型、级联型、并联型网络结构信号流图。。

3实验步骤

（1）设计相应的八种滤波器的MATLAB程序；

（2）画出幅频相频特性曲线；

（3）画出信号流图。

4程序设计

%% 巴特沃斯低通

wp=0.2;ws=0.35;rp=1;rs=10;

[N,wc]=buttord(wp,ws,rp,rs);

[B,A]=butter(N,wc);

w=0:0.001:pi;

[H,w]=freqz(B,A,w);

H1=20*log10(abs(H))

subplot(2,1,1)

plot(w/pi,H1),grid on;xlabel('\omega/\pi'),ylabel('|H(e^i^\omega)|')

subplot(2,1,2)

plot(w/pi,angle(H)/pi);xlabel('\omega/\pi'),ylabel('\phi(\omega)/\pi')

%% 巴特沃斯高通

wp=0.8;ws=0.6;rp=1;rs=10;

[N,wc]=buttord(wp,ws,rp,rs);

[B,A]=butter(N,wc,'high');

w=0:0.001:pi;

[H,w]=freqz(B,A,w);

H1=20*log10(abs(H));

subplot(2,1,1)

plot(w/pi,H1),grid on;

xlabel('\omega/\pi'),ylabel('|H(e^i^\omega)|')

subplot(2,1,2)

plot(w/pi,angle(H)/pi);xlabel('\omega/\pi'),ylabel('\phi(\omega)/\pi') %% 巴特沃斯带通

wpl=0.4;wpu=0.6;wsl=0.2;wsu=0.8

wp=[wpl,wpu];ws=[wsl,wsu];rp=1;rs=20;

[N,wc]=buttord(wp,ws,rp,rs);

[B,A]=butter(N,wc);

w=0:0.001:pi;

[H,w]=freqz(B,A,w);

H1=20*log10(abs(H));

subplot(2,1,1)

plot(w/pi,H1),grid on;xlabel('\omega/\pi'),ylabel('|H(e^i^\omega)|') subplot(2,1,2)

plot(w/pi,angle(H)/pi);xlabel('\omega/\pi'),ylabel('\phi(\omega)/\pi') %% 巴特沃斯带阻

wpl=0.2;wpu=0.8;wsl=0.4;wsu=0.6

wp=[wpl,wpu];ws=[wsl,wsu];rp=1;rs=20;

[N,wc]=buttord(wp,ws,rp,rs);

[B,A]=butter(N,wc,'stop');

w=0:0.001:pi;

[H,w]=freqz(B,A,w);

H1=20*log10(abs(H));

subplot(2,1,1)

plot(w/pi,H1),grid on;

xlabel('\omega/\pi'),ylabel('|H(e^i^\omega)|')

subplot(2,1,2)

plot(w/pi,angle(H)/pi);xlabel('\omega/\pi'),ylabel('\phi(\omega)/\pi') %% 切比雪夫低通

wp=0.2;ws=0.5;rp=1;rs=40;

[N,wpo]=cheb1ord(wp,ws,rp,rs);

[B,A]=cheby1(N,rp,wpo);

w=0:0.001:pi;

[H,w]=freqz(B,A,w);

H1=20*log10(abs(H));

subplot(2,1,1)

plot(w/pi,H1),grid on;xlabel('\omega/\pi'),ylabel('|H(e^i^\omega)|')

subplot(2,1,2)

plot(w/pi,angle(H)/pi);xlabel('\omega/\pi'),ylabel('\phi(\omega)/\pi')

%% 切比雪夫高通

wp=0.7;ws=0.5;rp=1;rs=40;

[N,wpo]=cheb1ord(wp,ws,rp,rs);

[B,A]=cheby1(N,rp,wpo,'high');

w=0:0.001:pi;

[H,w]=freqz(B,A,w);

H1=20*log10(abs(H));

subplot(2,1,1)

plot(w/pi,H1),grid on;xlabel('\omega/\pi'),ylabel('|H(e^i^\omega)|')

subplot(2,1,2)

plot(w/pi,angle(H)/pi);xlabel('\omega/\pi'),ylabel('\phi(\omega)/\pi')

%% 切比雪夫带通

wpl=0.4;wpu=0.6;wsl=0.2;wsu=0.8

wp=[wpl,wpu];ws=[wsl,wsu];rp=1;rs=20;

[N,wpo]=cheb1ord(wp,ws,rp,rs);

[B,A]=cheby1(N,rp,wpo);

w=0:0.001:pi;

[H,w]=freqz(B,A,w);

H1=20*log10(abs(H));

subplot(2,1,1)

plot(w/pi,H1),grid on;xlabel('\omega/\pi'),ylabel('|H(e^i^\omega)|')

subplot(2,1,2)

plot(w/pi,angle(H)/pi);xlabel('\omega/\pi'),ylabel('\phi(\omega)/\pi')

%% 切比雪夫带阻

wpl=0.2;wpu=0.8;wsl=0.4;wsu=0.6

wp=[wpl,wpu];ws=[wsl,wsu];rp=1;rs=20;

[N,wpo]=cheb1ord(wp,ws,rp,rs);

[B,A]=cheby1(N,rp,wpo,'stop');

w=0:0.001:pi;

[H,w]=freqz(B,A,w);

H1=20*log10(abs(H));

subplot(2,1,1)

plot(w/pi,H1),grid on;xlabel('\omega/\pi'),ylabel('|H(e^i^\omega)|')

subplot(2,1,2)

plot(w/pi,angle(H)/pi);xlabel('\omega/\pi'),ylabel('\phi(\omega)/\pi')