信号与系统课程设计(滤波器)
信号基础滤波器课程设计
信号基础滤波器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握信号基础滤波器的概念、类型及其在信号处理中的应用；2. 使学生了解不同类型滤波器的原理、特点，并能运用相关公式进行计算；3. 帮助学生理解滤波器的频率响应特性，并掌握频域分析的基本方法。
技能目标：1. 培养学生运用滤波器进行信号处理的实际操作能力，包括设计、搭建和调试滤波器；2. 提高学生分析滤波器性能、优化滤波器参数的能力；3. 培养学生运用所学知识解决实际信号处理问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对信号处理领域的兴趣，培养其主动探索的精神；2. 培养学生的团队合作意识，使其在分组讨论、实验过程中学会相互协作、共同进步；3. 增强学生的国家意识，使其认识到滤波技术在国防、通信等领域的重要作用，激发其为国家科技发展贡献力量的决心。
课程性质：本课程为电子信息工程及相关专业的基础课程，旨在帮助学生掌握信号处理的基本原理和方法。
学生特点：学生已具备一定的数学基础和电路知识，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，强化学生的实际操作能力和问题解决能力，为后续相关课程打下坚实基础。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，并在后续的教学设计和评估中，分解目标为具体的学习成果。
二、教学内容1. 滤波器基本概念：介绍滤波器的定义、分类及其在信号处理中的应用。
- 教材章节：第二章“信号与系统”中的2.3节“滤波器的基本概念”- 内容：线性时不变系统、频率选择性、低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等。
2. 滤波器原理与设计：- 教材章节：第三章“线性时不变系统”中的3.2节“滤波器的设计方法”- 内容：RC滤波器、LC滤波器原理、切比雪夫滤波器、巴特沃斯滤波器设计方法。
3. 滤波器频率响应分析：- 教材章节：第四章“频域分析”中的4.3节“滤波器的频率响应”- 内容：频率响应函数、幅频特性、相频特性、群延迟特性、滤波器性能指标。
滤波器的课程设计
滤波器的课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解滤波器的基本概念、原理和应用，掌握滤波器的设计和分析方法，培养学生运用滤波器解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解滤波器的基本原理和分类；（2）掌握常用滤波器的设计方法和特性；（3）熟悉滤波器在信号处理、通信等领域的应用。
2.技能目标：（1）能够运用滤波器解决实际问题；（2）具备分析滤波器性能参数的能力；（3）学会使用相关软件工具进行滤波器设计。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对信号处理和通信领域的兴趣；（2）培养学生勇于探索、创新的精神；（3）培养学生团队协作、沟通交流的能力。
二、教学内容本课程的教学内容分为以下几个部分：1.滤波器的基本概念和原理：介绍滤波器的定义、分类和基本原理。
2.常用滤波器的设计方法：讲解低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器的设计方法。
3.滤波器的特性分析：分析滤波器的截止频率、滤波效果等性能参数。
4.滤波器的应用：介绍滤波器在信号处理、通信等领域的应用实例。
5.滤波器设计软件的使用：教授如何使用相关软件工具进行滤波器设计。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解滤波器的基本概念、原理和设计方法。
2.案例分析法：分析实际应用中的滤波器案例，让学生更好地理解滤波器的作用。
3.实验法：让学生动手设计滤波器，提高实际操作能力。
4.讨论法：分组讨论滤波器的设计和应用问题，培养学生的团队协作能力。
四、教学资源为支持本课程的教学内容和教学方法，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的滤波器教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：提供相关的滤波器理论知识书籍，方便学生课后深入研究。
3.多媒体资料：制作精美的PPT课件，直观展示滤波器的设计和应用。
4.实验设备：准备滤波器设计实验所需的硬件设备，让学生亲自动手实践。
5.软件工具：提供滤波器设计软件的使用教程，方便学生进行虚拟实验。
实验四IIR滤波器的设计与信号滤波- 《信号与系统》课程实验指导书
实验四 IIR 滤波器的设计与信号滤波１、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）通过观察对实际心电图信号的滤波作用，获得数字滤波的感性知识。
２、实验原理利用双线性变换设计IIR 滤波器（只介绍巴特沃斯数字低通滤波器的设计），首先要设计出满足指标要求的模拟滤波器的传递函数)(s H a ，然后由)(s H a 通过双线性变换可得所要设计的IIR 滤波器的系统函数)(z H 。
如果给定的指标为数字滤波器的指标，则首先要转换成模拟滤波器的技术指标，这里主要是边界频率s p w w 和的转换，对s p αα和指标不作变化。
边界频率的转换关系为)21tan(2w T =Ω。
接着，按照模拟低通滤波器的技术指标根据相应设计公式求出滤波器的阶数N 和dB 3截止频率c Ω；根据阶数N 查巴特沃斯归一化低通滤波器参数表，得到归一化传输函数)(p H a ；最后，将c s p Ω=代入)(p H a 去归一，得到实际的模拟滤波器传输函数)(s H a 。
之后，通过双线性变换法转换公式11112--+-=z z T s ，得到所要设计的IIR 滤波器的系统函数)(z H 。
利用所设计的数字滤波器对实际的心电图采样信号进行数字滤波器。
３、实验步骤及内容（１）复习有关巴特沃斯模拟滤波器的设计和用双线性变换法设计IIR 数字滤波器的内容，用双线性变换法设计一个巴特沃斯IIR 低通数字滤波器。
设计指标参数为：在通带内频率低于π2.0时，最大衰减小于dB 1；在阻带内[]ππ,3.0频率区间上，最小衰减大于dB 15。
（２）以π02.0为采样间隔，绘制出数字滤波器在频率区间[]2/,0π上的幅频响应特性曲线。
（３）用所设计的滤波器对实际心电图信号采样序列（实验数据在后面给出）进行仿真滤波处理，并分别绘制出滤波前后的心电图信号波形图，观察总结滤波作用与效果。
信号与系统课程设计语音滤波系统
信号与系统课程设计语音滤波系统（课题三）课题三语音信号处理系统设计一、本课题的目的本设计课题主要研究语音信号抽样和恢复的软硬件实现方法、滤波器的设计及应用。
通过完成本课题的设计，拟主要达到以下几个目的：1．通过硬件实验观察连续时间信号抽样及恢复的波形特点。
加深理解时域抽样定理的内容。
2．掌握利用MATLAB实现连续时间信号抽样及恢复的基本原理和方法。
3．掌握利用MATLAB分析模拟及数字系统时域、频域特性的方法；4．了解模拟滤波器系统的设计方法、基于运算电路的模拟系统有源实现方法；通过实验平台掌握模拟系统的频率特性测试方法。
5．熟悉由模拟滤波器转换为数字滤波器的原理。
6．掌握数字滤波器的设计方法。
通过设计具体的滤波器掌握滤波器设计方法、步骤。
7．了解数字滤波器的应用，了解语音信号的频率特性。
8．培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。
二、课题任务设计一个语音信号处理系统，实现对语音信号的抽样、滤波、频谱分析以及信号的回复。
要求通过硬件实验掌握其电路工作原理、测试方法以及数据处理方法，根据系统的设计技术指标通过程序设计实现系统仿真。
硬件部分：1．利用信号与系统实验箱实现信号的抽样和恢复。
2．利用信号与系统实验箱熟悉四阶巴特沃思滤波器（或切比雪夫滤波器）的工作原理并观察记录各型滤波器的幅频特性。
软件部分：1．根据抽样定理及语音信号频谱范围设计一个最小3阶模拟滤波器对语音信号进行预滤波，用直接、级联或并联结构实现所设计系统，对系统的时域、频域特性进行仿真测试，对结果进行分析比较。
（要求保留4000Hz以内频率的信号，可采用巴特沃斯或者切比雪夫滤波器）2.设计一个系统，要求：（1）实现连续信号的抽样。
（2）针对语音信号频谱及噪声频率，设计巴特沃思数字滤波器（或切比雪夫滤波器）滤除噪声，进行频谱分析并与原始信号进行比较。
（3）由滤波后信号恢复出连续信号，进行谱分析并进行回放。
3. 利用MATLAB软件的系统仿真功能(Simulink)实现系统工作过程的仿真测试，并对其结果加以分析。
信号与系统课程设计滤波
信号与系统课程设计滤波一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握滤波器的基本概念、分类和工作原理；2. 学会分析不同滤波器的频率响应特性，并能运用相关理论知识进行滤波器设计；3. 掌握数字滤波器与模拟滤波器之间的转换方法。
技能目标：1. 能够运用所学知识，针对特定信号处理需求，设计合适的滤波器；2. 学会运用相关软件（如MATLAB）对滤波器进行仿真，验证滤波效果；3. 能够分析实际信号处理问题，提出滤波器设计的解决方案。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对信号与系统领域的好奇心和求知欲，激发他们探索未知、解决问题的热情；2. 培养学生的团队协作意识，使他们学会在团队中发挥个人优势，共同解决问题；3. 培养学生严谨的科学态度，使他们具备批判性思维和独立思考的能力。
本课程针对高年级本科生，结合信号与系统课程的知识体系，注重理论与实践相结合。
课程旨在帮助学生掌握滤波器设计的基本原理和方法，培养他们在信号处理领域的实际应用能力。
通过课程学习，使学生能够运用所学知识解决实际问题，提高他们的专业素养和创新能力。
二、教学内容1. 滤波器基本概念：滤波器的定义、分类及其在信号处理中的应用；相关教材章节：第二章第二节“滤波器的分类及其应用”2. 滤波器的工作原理：重点讲解低通、高通、带通和带阻滤波器的工作原理及频率响应特性；相关教材章节：第二章第三节“滤波器的工作原理与频率响应特性”3. 滤波器设计方法：介绍切比雪夫、巴特沃斯等滤波器设计方法，分析其优缺点；相关教材章节：第三章第一节“滤波器设计方法”4. 数字滤波器与模拟滤波器的转换：讲解z变换在滤波器设计中的应用，实现模拟滤波器到数字滤波器的转换；相关教材章节：第三章第二节“模拟滤波器到数字滤波器的转换”5. 滤波器仿真与实现：运用MATLAB等软件对所设计滤波器进行仿真，分析滤波效果；相关教材章节：第四章“滤波器仿真与实现”6. 实际信号处理案例分析：结合实际信号处理问题，分析滤波器设计的具体应用；教学安排：课后作业及课堂讨论教学内容安排和进度：第一周：滤波器基本概念及分类；第二周：滤波器工作原理与频率响应特性；第三周：滤波器设计方法；第四周：模拟滤波器与数字滤波器的转换；第五周：滤波器仿真与实现；第六周：实际信号处理案例分析及讨论。
信号处理与系统课程设计
信号处理与系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解信号处理与系统的基本概念、原理及方法；2. 掌握信号的分类、时域与频域分析、滤波器设计等基本技能；3. 了解数字信号处理技术在现实生活中的应用。
技能目标：1. 能够运用所学的信号处理方法对实际问题进行分析与解决；2. 熟练使用信号处理软件（如MATLAB）进行信号处理与系统仿真；3. 能够设计简单的数字滤波器，并进行性能评估。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对信号处理与系统领域的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的团队合作精神，学会与他人共同解决问题；3. 增强学生的创新意识，敢于尝试新方法，勇于面对挑战。
课程性质：本课程为专业选修课，旨在帮助学生掌握信号处理与系统领域的基本知识和技能，提高解决实际问题的能力。
学生特点：学生具备一定的数学基础和电路原理知识，具有较强的逻辑思维能力和动手实践能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，培养学生的创新能力和实践能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际问题的解决，达到预期的学习成果。
1. 信号与系统基本概念：信号分类、系统分类、线性时不变系统；2. 时域分析：卷积积分、差分方程、单位脉冲响应；3. 频域分析：傅里叶级数、傅里叶变换、频率响应；4. 数字滤波器设计：IIR滤波器、FIR滤波器、滤波器性能评价；5. 信号处理应用：采样与重建、正交变换、数字信号处理实际应用案例；6. 实践环节：MATLAB软件应用、滤波器设计及性能测试。
教学大纲安排：第1周：信号与系统基本概念第2周：时域分析第3周：频域分析第4周：数字滤波器设计第5周：信号处理应用第6周：实践环节教材章节关联：1. 第1章 信号与系统基本概念2. 第2章 时域分析3. 第3章 频域分析4. 第4章 数字滤波器设计5. 第5章 信号处理应用教学内容按照教学大纲和教材章节进行组织，确保学生能够逐步掌握信号处理与系统领域的基本知识和技能，培养解决实际问题的能力。
信号与系统课程设计-滤波器设计
大作业之滤波器设计目录一、实验背景二、实验目的与要求三、实验设计与思路四、实验分析与结果五、实验发挥六、实验总结与体会七、附件一、实验背景通过对信号与系统这门课的学习，随着课程学习到了尾声，有必要对这门课进行一次比较彻底的认识，因此完成课程实践的最后一项内容——滤波器的设计。
二、实验目的与要求设计三个滤波器，实现单独提取单个频率分量的功能，即实现低通、带通和高通，并撰写大作业实验报告。
三、实验设计与思路滤波器原理:滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。
由于该功能可以由许多种方式完成，而我设计的是FIR数字滤波器，使用hamming窗实现信号的筛选。
根据已知模拟信号表达式：x(t)=cos(2*pi*500*t)+cos(2*pi*1000*t)+cos(2*pi*2000*t);从中知道我的实现频率为f1=500,f2=1000,f3=2000;再根据定义的采样频率fs=500*(5+7)=6000;根据滤波器的选频作用分类，⑴低通滤波器从0～f2频率之间，幅频特性平直，它可以使信号中低于f2的频率成分几乎不受衰减地通过，而高于f2的频率成分受到极大地衰减。
但是在实际设计滤波器时f2处为0.707A处，要使滤波成功，就必f1.须在通带到过渡带和过渡带到阻带处设两个两个截止频率，是fc=[440,580];根据自己的要求⑵高通滤波器与低通滤波相反，从频率f1～∞，其幅频特性平直。
它使信号中高于f1的频率成分几乎不受衰减地通过，而低于f1的频率成分将受到极大地衰减。
同理，在设计时同样要根据自己的要求定义过渡带的截止频率fn=[1890,1980];⑶带通滤波器～f2之间。
它使信号中高于f1而低于f2的频率成分可以不受衰减地通过，而其它成分受到衰减。
即fc=[890,910,1090,1130];注：MATLAB中fir1函数使用说明：fir1是用窗函数法设计线性相位RIRDF的工具箱函数，以实现线性相位FIRDF的标准窗函数法设计。
3013.12.2信号与系统课程设计(有源滤波器设计及分析)课题任务书
课题1b 有源滤波器设计与分析一、本课题的目的本课题研究有源低通、高通、带通、全通滤波器的设计，并通过仿真和实际电路测试，分析各种滤波器的频率响应和时域响应。
通过本课题的设计，主要达到以下几个目的：1．掌握有源滤波器的基本原理及设计方法。
2．深入理解信号频谱和信号滤波的概念，理解滤波器幅频响应和相频响应对信号的影响，了解不同类型滤波器时域响应的特点。
3．掌握模拟滤波器频域响应的测试方法。
4．掌握利用Multisim软件进行模拟滤波器设计及仿真的方法。
5．了解有源滤波器硬件电路的设计、制作、调试过程及步骤。
6．掌握新一代信号与系统硬件实验平台及虚拟示波器、虚拟信号发生器的操作使用方法。
7．培养运用所学知识分析和解决实际问题的能力。
二、课题任务本课题的任务包括有源滤波器电路设计、电路（系统）仿真分析、电路板焊接、电路调试与测试、仿真和测试结果分析等内容，主要工作有：1. 采用运算放大器，分别设计参数可调的有源低通、带通、高通、全通滤波器，并用Multisim软件进行仿真验证，并测试其时域和频率响应。
2. 列出所设计各滤波器的系统函数，用Matlab软件分析其频率响应、时域响应，并与Multisim电路仿真的结果进行比较分析。
3. 在Multisim仿真软件中，给各滤波器分别输入适当的信号，测试分析各种滤波器频率响应对信号的影响。
4. 根据所设计的滤波器元件参数，在PCB板上完成各有源滤波器电路的焊接。
5. 利用新开发的信号与系统实验平台，对焊接好的电路进行调试，确保其工作正常。
6. 采用适当的方法，调整相关元件参数，测试各滤波器的时域响应和频率响应，与相关仿真分析结果进行比较，并分析误差产生的原因。
7. 将适当信号输入滤波器，测试分析各种滤波器频率响应对信号的影响，并与仿真结果进行比较，分析其差异产生的原因。
三、主要设备和软件1．信号与系统实验系统（含虚拟示波器和虚拟信号发生器）一套2. PC机一台3．Multisim软件一套，11.0以上版本4．Matlab软件一套，7.0以上版本5．有源滤波器电路PCB板及相关元器件，一套6. 恒温焊台及其它工具一套。
滤波器课程设计报告
滤波器课程设计报告一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握滤波器的定义、分类和工作原理；2. 学生能够运用滤波器的相关知识，分析并解决实际电路中的信号处理问题；3. 学生了解滤波器在电子技术领域的应用及其重要性。
技能目标：1. 学生能够根据实际需求，设计并搭建简单的滤波器电路；2. 学生通过实验和仿真，学会测试和优化滤波器性能的方法；3. 学生掌握使用相关软件工具（如Multisim、MATLAB等）进行滤波器设计与分析的基本操作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣和热情，激发他们探索未知、创新实践的欲望；2. 增强学生的团队合作意识，培养他们在小组讨论和实验中积极思考、互相学习的能力；3. 提高学生面对实际问题时，运用所学知识解决问题的自信心和责任感。
课程性质：本课程属于电子技术领域，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生处于高中年级，具有一定的物理基础和电子技术知识，对实验操作和实际应用有较高的兴趣。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调学生的动手能力和实际应用能力的培养。
在教学过程中，分解课程目标为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 滤波器基础知识：- 滤波器的定义、分类及工作原理；- 滤波器的频率响应特性分析；- 滤波器在实际电路中的应用。
2. 滤波器设计与搭建：- 不同类型滤波器的设计方法；- 滤波器电路的搭建与调试；- 滤波器性能的测试与优化。
3. 滤波器仿真与实验：- 使用Multisim、MATLAB等软件进行滤波器设计与分析；- 搭建实际滤波器电路，进行性能测试；- 对比仿真与实验结果，分析误差产生原因。
教学内容安排与进度：1. 第一周：滤波器基础知识学习；2. 第二周：滤波器设计与搭建；3. 第三周：滤波器仿真与实验；4. 第四周：总结与评价。
教材章节关联：1. 《电子技术基础》第四章：滤波器与信号处理；2. 《电子线路设计》第三章：滤波器设计与搭建；3. 《电子测量与仪器》第二章：滤波器性能测试与优化。
课程设计滤波器方面
课程设计滤波器方面一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握滤波器的基本原理和应用方法。
具体包括：1.了解滤波器的基本概念、分类和特性；2.掌握理想滤波器的频率响应及其数学表达；3.理解实际滤波器的特点和应用场景。
4.学会使用滤波器对信号进行滤波处理；5.能够根据实际需求设计和调整滤波器的参数；6.具备分析滤波器性能和选择合适滤波器的能力。
情感态度价值观目标：1.培养学生对信号处理和滤波技术的兴趣和好奇心；2.使学生认识到滤波器在实际工程和科学研究中的重要性；3.培养学生严谨治学、勇于探索的科学态度。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.滤波器的基本概念和分类：介绍滤波器的定义、作用及其在不同领域的应用，分析各类滤波器的特点和区别。
2.理想滤波器的频率响应：详细讲解理想低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器的数学表达和性质。
3.实际滤波器的设计与实现：介绍实际滤波器的设计方法，包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等，并分析其应用场景。
4.滤波器的应用实例：讲解滤波器在信号处理、通信、图像处理等领域的具体应用，如噪声去除、信号提取、图像去噪等。
5.滤波器性能分析与选择：分析滤波器的性能指标，如阶数、截止频率、通带和阻带宽度等，引导学生学会根据实际需求选择合适的滤波器。
三、教学方法本课程采用多种教学方法相结合，以提高学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解滤波器的基本概念、原理和性质，使学生掌握滤波器的基础知识。
2.案例分析法：通过分析实际应用案例，使学生了解滤波器在工程和科学研究中的重要作用。
3.实验法：安排实验环节，让学生动手实践，调整滤波器参数，培养学生的实际操作能力。
4.讨论法：学生进行课堂讨论，分享学习心得和体会，提高学生的沟通和协作能力。
四、教学资源本课程所需的教学资源包括：1.教材：选用权威、实用的滤波器教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：推荐相关领域的经典著作和论文，拓宽学生的知识视野。
滤波器的设计与实现汇总
信号与系统课程设计报告——滤波器的设计与实现一、课程设计准备1.在课程学习中对于滤波器的认识滤波器主要功能是对信号进行处理，保留信号中的有用成分，去除信号中的无用成分。
其按处理的信号可分为数字滤波器和模拟滤波器，按频域特性分为低通、高通、带通、带阻滤波器，按时域特性可分为有限长冲激响应（FIR）滤波器和无限长冲激响应（IIR）滤波器。
低通滤波器：让某一频率以下的信号分量通过，而对该频率以上的信号分量大大抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。
高通滤波器：让某一频率以上的信号分量通过，而对该频率以下的信号分量大大抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。
带通滤波器：是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。
比如RLC振荡回路就是一个模拟带通滤波器。
2.对于使用的模拟软件的简单介绍Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
该软件可实现的仿真的内容：1．器件建模及仿真；2．电路的构建及仿真；3．系统的组成及仿真；4．仪表仪器原理及制造仿真。
5．器件建模及仿真：可以建模及仿真的器件：6. 模拟器件（二极管，三极管，功率管等）；7. 数字器件（74系列，COMS系列，PLD，CPLD等）；在本次课设中，主要使用multisim的电路构建及仿真。
二、目标分析及思路过程1.目标要求本课程设计要求自己设计电路系统，构成低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。
利用Matlab或PSPICE或PROTEL 或其他软件仿真。
2.目标总体认识对于课程设计题目，采用先画出电路图，再用仿真软件进行模拟的方式进行。
在模电课的学习中，对于滤波器的电路设计有了初步认识，而在结束信号与系统的学习之后，对滤波器也有了进一步的了解，对课本上提供的范例加以剖析和应用，就更能加深对此处知识的了解。
信号与系统课程设计(滤波器)讲解
信号与系统课程设计课程名称：信号与系统题目名称：滤波器的设计与实现学院：电气与电子工程学院专业班级：电气工程及其自动化学号：U*********学生姓名：***指导教师：**2013年08 月25 日目录一、设计要求 (2)二、设计原理 (2)三、设计思路 (3)四、设计内容4.1 单元电路的设计 (4)4.1.1 原理图设计 (4)4.1.2 滤波器的传输函数与性能参数 (6)4.2电路的仿真与检验 (8)4.2.1 低通滤波器仿真 (8)4.2.2 高通滤波器仿真 (10)4.2.3 带通滤波器仿真 (12)五、设计感想 (14)六、参考文献 (15)一、设计要求自己设计电路系统，构成低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。
利用Matlab或其他仿真软件进行仿真。
1.设计低通滤波器2.设计高通滤波器3.设计带通滤波器二、设计原理1、电容器C具有通高频阻低频的性能。
2、有源滤波器由放大电路部分和滤波电路部分组成。
图2.2.1 RC有源滤波总框图2.2.1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。
2 .放大器的作用电路中运用了同相输入运放，其闭环增益 RVF=1+R4/R3同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。
3.反馈网络的作用将输出信号的一部分或全部通过牧电路印象输入端，称为反馈，其中的电路称为反馈网络，反馈网络分为正、负反馈。
三、设计思路Ω=k R 9.18'1 Ω=k R 36.94'2 Ω=M R 372.2'3带通滤波器就是将高通低通滤波器串联起来四、设计内容4.1 电路的设计4.1.1 原理图设计1. 低通滤波器低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。
如图4.1.1.1（a ）所示，为典型的二阶有源低通滤波器。
它由两级RC 滤波环节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容C 接至输出端，引入适量的正反馈，以改善幅频特性。
滤波器的设计与实现信号与系统课程设计
课程设计报告一、设计简介通过利用在《电路理论》、《电子技术基础·模拟部分》和《信号与系统》中所学的知识，并参考相关书籍，设计了一阶无源高通滤波器、一阶有源高通滤波器、二阶有源高通滤波器、一阶无源低通滤波器、一阶有源低通滤波器、二阶有源低通滤波器、二阶无源带通滤波器和二阶有源带通滤波器，并且利用Multism进行仿真。
二、设计要求1、完成电路设计；2、学习用计算机画电路图；3、学会利用Matlab或PSpice或其它软件仿真。
三、设计内容1、滤波器概述滤波器是对输入信号频率具有选择性的电路或装置，广泛应用于电气、电信和控制等领域。
滤波器根据其处理信号的方式，分为模拟滤波器和数字滤波器。
模拟滤波器利用模拟电路直接对模拟信号进行滤波，数字滤波器利用离散时间系统对数字信号进行滤波，可以用硬件或软件实现。
根据滤波器所用电路元件的不同，模拟滤波器又分为无源滤波器和有源滤波器。
根据所通过信号的频段，滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
各自的幅频响应曲线如下：图1 低通滤波器幅频曲线图2高通滤波器幅频曲线图3带阻滤波器幅频曲线图4 带通滤波器幅频曲线通带：能够通过的信号频率范围；阻带：受阻或衰减的信号频率范围；截止频率：通带和阻带的界限频率。
将带通滤波器的幅频响应与高通、低通滤波器的幅频响应进行比较，可以看出低通与高通滤波器相串联可以构成带通滤波器，条件是低通滤波器的截止角频率大于高通滤波器的截止角频率，两者覆盖的通带就提供了一个通带响应。
同理，将低通与高通滤波器相并联，并保证低通滤波器的截止角频率小于高通滤波器的截止角频率，就可以构成带阻滤波器。
2、滤波器的设计与分析及仿真结果1)一阶无源高通滤波器传递函数：下限截止频率：幅频响应：相频响应：利用Multism进行仿真，设置交流分析的的起始频率为1Hz，终止频率为10kHz，扫描方式为Dacade（十倍程扫描），每十倍频率的样点数量为10，纵坐标的刻度为Logarithmic（对数），仿真结果如下：2)一阶有源高通滤波器通带电压增益：特征角频率：传递函数：上式中的s可用s=jω代入，则：利用Multism进行仿真，设置交流分析的的起始频率为0.1Hz，终止频率为20MHz，扫描方式为Dacade（十倍程扫描），每十倍频率的样点数量为10，纵坐标的刻度为Logarithmic（对数），仿真结果如下：3)二阶有源高通滤波器通带电压增益：特征角频率：等效品质因数：传递函数：用s=jω代入上式，可得：幅频响应：相频响应：不同Q值下的幅频响应如下图所示：由图可知，Q=0.707时，幅频响应较为平坦。
信号与系统课程设计(滤波器)
信号与系统课程设计课程名称：信号与系统题目名称：滤波器的设计与实现学院：电气与电子工程学院专业班级：电气工程及其自动化学号：012005018113学生姓名：谢宗喜指导教师：黄劲2007年12 月20 日目录一、设计要求 (2)二、设计原理 (2)三、设计思路 (3)四、设计内容 (3)A、一阶有源滤波电路 (3)B、二阶有源滤波电路 (5)1、二阶低通滤波电路 (5)2、二阶高通滤波电路 (6)3、二阶带通滤波电路 (8)C、用仿真软件设计滤波器 (10)1、给定性能参数设计滤波器 (10)a、二阶低通滤波器 (10)b、二阶高通滤波器 (11)c、二阶带通滤波器 (12)2、不同阶数滤波器性能比较 (12)D、滤波器的Matlab设计仿真 (13)1、二阶低通滤波器 (13)2、二阶高通滤波器 (14)五、参考文献 (16)自已设计电路系统，构成低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。
利用Matlab或其他仿真软件进行仿真。
有源滤波器由是有源元件和无源元件(一般是R和C)共同组成的电滤波器。
和无源滤波器相比，它的设计和调整过程较简便，此外还能提供增益。
因此，本课程设计中选择了二阶有源滤波器作为主要研究对象。
1、自行设计电路图，确定前置放大电路，有源滤波电路，功率放大电路的方案，并使用绘图软件（Electronics Worrkbench）画出设计电路，包括低通、高通和带通。
2、所设计的滤波器不仅有滤波功能，而且能起放大作用，负载能力要强。
3、根据给定要求和电路原理图计算和选取单元电路的元件参数。
4、用Matlab或其他仿真软件（FilterLab）对滤波器进行仿真，记录仿真结果。
二、设计原理1、电容器C具有通高频阻低频的性能。
2、由源滤波器由放大电路部分和滤波电路部分组成。
3、仿真软件可以将滤波器的性能直观的表现出来。
4、各种滤波器的幅频特性：滤波器阶数越高滤波效果越好。
当然，无论电感电容滤波器还是模拟滤波器，算法都会随着阶数的增加变得复杂。
滤波器课程设计
滤波器课程设计格物致新厚德泽人项目：课程设计学院:信息工程学院班级:卓越111班姓名:学号:+目录实验目的------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3实验要求------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3 实验原理------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3 滤波器基础知识简介-------------------------------------------------------------------------------- 3 有源低通滤波器（LPF）-------------------------------------------------------------------------- 4 二阶压控型低通滤波器---------------------------------------------------------------------------4 实验设计-------------------------------------------------------------------------------------------------------------6 仿真分析------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 仿真电路---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7实验结果---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 波特图仪显示----------------------------------------------------------------------------------------------- ---7 7实验PCB原理图--------------------------------------------------9实验结果分析------------------------------------------------------------------------------------------------ 11 理论计算------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 实验结果比较与分析-------------------------------------------------------------------------------- 11 实验结论-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 12 实验感想----------------------------------------------------------------12实验目的：1、熟悉由集成运放和阻容元件组成的有源滤波器的原理；2、学习运用传递函数法分析有源滤波器的频率响应；3、学习RC有源滤波器的设计及电路调试方法；4、学习利用Multisim仿真软件进行电路仿真分析。
信号与系统课程设计滤波器58497精品
信号与系统课程设计课程名称：信号与系统题目名称：滤波器的设计与实现学院：电子电气工程学院专业：电子信息科学与技术姓名：王尊荣学号：201120081054指导老师：包宋建目录一、设计要求 (2)二、设计原理 (2)三、设计思路 (3)四、设计内容 (3)A、一阶有源滤波电路 (3)B、二阶有源滤波电路 (5)1、二阶低通滤波电路 (5)2、二阶高通滤波电路 (6)3、二阶带通滤波电路 (8)C、用仿真软件设计滤波器 (10)1、给定性能参数设计滤波器 (10)a、二阶低通滤波器 (10)b、二阶高通滤波器 (11)c、二阶带通滤波器 (12)2、不同阶数滤波器性能比较 (12)D、滤波器的Matlab设计仿真 (13)1、二阶低通滤波器 (13)2、二阶高通滤波器 (14)五、参考文献 (16)一、设计要求自已设计电路系统，构成低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。
利用Matlab或其他仿真软件进行仿真。
有源滤波器由是有源元件和无源元件(一般是R和C)共同组成的电滤波器。
和无源滤波器相比，它的设计和调整过程较简便，此外还能提供增益。
因此，本课程设计中选择了二阶有源滤波器作为主要研究对象。
1、自行设计电路图，确定前置放大电路，有源滤波电路，功率放大电路的方案，并使用绘图软件（Electronics Worrkbench）画出设计电路，包括低通、高通和带通。
2、所设计的滤波器不仅有滤波功能，而且能起放大作用，负载能力要强。
3、根据给定要求和电路原理图计算和选取单元电路的元件参数。
4、用Matlab或其他仿真软件（FilterLab）对滤波器进行仿真，记录仿真结果。
二、设计原理1、电容器C具有通高频阻低频的性能。
2、由源滤波器由放大电路部分和滤波电路部分组成。
3、仿真软件可以将滤波器的性能直观的表现出来。
4、各种滤波器的幅频特性：三、设计思路滤波器阶数越高滤波效果越好。
当然，无论电感电容滤波器还是模拟滤波器，算法都会随着阶数的增加变得复杂。
信号与系统-实验1-无源和有源滤波器设计
哈尔滨理工大学实验报告课程名称：信号与系统实验实验名称：无源和有源滤波器设计班级学号姓名指导教师2020 年6 月7 日教务处印制一、实验预习（准备）报告1、实验目的1.了解 RC 无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性；2.分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性；3.掌握滤波器的设计方法并完成设计和仿真。
2、实验相关原理及内容1、滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率（通常是某个频带范围）的信号通过，而其它频率的信号受到衰减或抑制，这些网络可以由RLC 元件或RC 元件构成的无源滤波器，也可以由RC 元件和有源器件构成的有源滤波器。
2、根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）和带阻滤波器（BEF）四种。
把能够通过的信号频率范围定义为通带，把阻止通过或衰减的信号频率范围定义为阻带。
而通带与阻带的分界点的频率ωc 称为截止频率或称转折频率。
图1-1 中的|H(jω)|为通带的电压放大倍数，ω0为中心频率，ωcL和ωcH分别为低端和高端截止频率。
图1-1 各种滤波器的理想频幅特性3、图 1－2 所示，滤波器的频率特性 H（jω）（又称为传递函数），它用下式表示H(jω)=u2=A(ω)∠θ(ω)u1（3－1）式中 A（ω）为滤波器的幅频特性，θ(ω)为滤波器的相频特性。
它们都可以通过实验的方法来测量图 1-2 滤波器。
图 1-2 滤波器模型图四种滤波器的实验线路如图 1-3 所示：图 1-3 各种滤波器的实验线路图3、实验方法及步骤设计1、滤波器的输入端接正弦信号发生器或扫频电源，滤波器的输出端接示波器或交流数字毫伏表，2、测试无源和有源低通滤波器的幅频特性。
3、无源和有源低通滤波器的仿真设计与幅频特性测试。
（1）测试RC 无源低通滤波器的幅频特性。
用图1-1（a）所示的电路，测试RC 无源低通滤波器的特性。
50阶FIR多带通滤波器设计
信号与系统课程设计报告书课题名称设计一个50阶滤波器姓名学号院、系、部电子系专业电子信息工程指导教师201 年月日【设计题目】设计一个阶数为50的滤波器，要求设计的滤波器的幅频特性为|H(w)|=1 (0<w<pi/5 , pi/5<w<2pi/5)|H(w)|=0 (2pi/5<w<3pi/5 , 3pi/5<w<pi)并且画出理想滤波器和设计得到的滤波器的幅度频率响应进行比较。
【设计目的】1.学习完信号与系统这门课后，按照基本原理，综合运用所学知识，理解了题目的基本意思。
根据题目设计了一个fir多带通滤波器。
2.掌握fir多带通滤波器的设计方法，巩固已学习的知识，加深对知识的理解和应用，学会应用Matlab进行仿真。
3.仿真显示了理想滤波器和设计所得到的滤波器的幅度频率响应的区别。
【设计要求】1.设计的滤波器能够正常运行。
2.可读性：源代码清晰，有层次。
【设计原理】1.FIR滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，很容易做到有严格的线性相位特性。
FIR 滤波器的设计中，为获得有限长单位取样响应，需要用窗函数截断无限长单位取样响应序列。
2.一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带。
实际上并不存在理想的带通滤波器，滤波器并不能将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉，尤其是在所要的通带外还有一个呗衰减但是没有被隔离的范围。
【具体算法】1.|H(w)|=1 (0<w<pi/5 , pi/5<w<2pi/5)|H(w)|=0 (2pi/5<w<3pi/5 , 3pi/5<w<pi)w=f*2pi求出f=[0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 1]2.用plot(f,m,w/pi,abs(H)绘制出设计的滤波器的幅频响应图。
【实验程序】f=[0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 1]; %根据w求得m=[1 1 0 0 1 1 0 0]; %题设中给出b=fir2(50,f,m); %程序中50是指滤波器为50阶滤波器[H w]=freqz(b,1,256); %计算幅频响应plot(f,m,w/pi,abs(H)); %绘制幅频响应图legend('理想幅频响应','实际幅频响应');【实验调试】准确的输入上述代码，运行一开始有点字符书写错误，改正后正常运行。
课程设计滤波器方面
课程设计滤波器方面一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握滤波器的定义、分类和工作原理；2. 学会分析不同类型滤波器的特性，并能运用相关公式进行计算；3. 掌握滤波器在电子电路中的应用及其重要性。
技能目标：1. 能够运用所学知识设计简单的滤波器电路；2. 能够运用示波器等工具对滤波器性能进行测试和评估；3. 培养学生动手实践能力，学会焊接和调试滤波器电路。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术学科的兴趣和热情；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的准确性；3. 培养学生团队合作精神，学会在小组讨论中分享观点和经验。
课程性质：本课程属于电子技术学科，以实践操作为主，理论讲解为辅。
学生特点：学生处于高中年级，具备一定的电子电路基础，对实际操作有较高的兴趣。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，培养其动手能力和创新能力。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际电路设计中，提高其解决实际问题的能力。
课程目标分解为具体学习成果，以便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 滤波器概述：介绍滤波器的定义、作用、分类及基本工作原理；- 教材章节：第二章第二节“滤波器概述”- 内容列举：RC低通滤波器、RC高通滤波器、LC滤波器等基本原理。
2. 滤波器特性分析：讲解不同类型滤波器的幅频特性、相频特性及其影响因素；- 教材章节：第二章第三节“滤波器的特性分析”- 内容列举：幅频特性曲线、截止频率、通带带宽等概念。
3. 滤波器设计与应用：介绍滤波器的设计方法及其在电子电路中的应用；- 教材章节：第二章第四节“滤波器的设计与应用”- 内容列举：RC滤波器的设计公式、滤波器在信号处理和通信领域的应用实例。
4. 滤波器实验操作：指导学生进行滤波器电路的搭建、调试和性能测试；- 教材章节：实验教程第四章“滤波器实验”- 内容列举：实验器材、实验步骤、性能测试方法等。
5. 教学进度安排：- 第一周：滤波器概述及基本工作原理- 第二周：滤波器特性分析- 第三周：滤波器设计方法- 第四周：滤波器实验操作及性能测试教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，理论与实践相结合，注重培养学生的动手能力和创新能力。
- 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)。
信号与系统课程设计
课程名称：信号与系统
题目名称：滤波器的设计与实现
学院：电气与电子工程学院
专业班级：电气工程及其自动化
学号：U*********
学生姓名：***
指导教师：**
2013年08 月25 日
目录
一、设计要求 (2)
二、设计原理 (2)
三、设计思路 (3)
四、设计内容
4.1 单元电路的设计 (4)
4.1.1 原理图设计 (4)
4.1.2 滤波器的传输函数与性能参数 (6)
4.2电路的仿真与检验 (8)
4.2.1 低通滤波器仿真 (8)
4.2.2 高通滤波器仿真 (10)
4.2.3 带通滤波器仿真 (12)
五、设计感想 (14)
六、参考文献 (15)
一、设计要求
自己设计电路系统，构成低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。
利用Matlab或其他仿真软件进行仿真。
1.设计低通滤波器
2.设计高通滤波器
3.设计带通滤波器
二、设计原理
1、电容器C具有通高频阻低频的性能。
2、有源滤波器由放大电路部分和滤波电路部分组成。
图2.2.1 RC有源滤波总框图
2.2.1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。
2 .放大器的作用
电路中运用了同相输入运放，其闭环增益 RVF=1+R4/R3同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。
3.反馈网络的作用
将输出信号的一部分或全部通过牧电路印象输入端，称为反馈，其中的电路称为反馈网络，反馈网络分为正、负反馈。
三、设计思路
Ω=k R 9.18'1 Ω=k R 36.94'
2 Ω=M R 372.2'3
带通滤波器就是将高通低通滤波器串联起来
四、设计内容
4.1 电路的设计
4.1.1 原理图设计
1. 低通滤波器
低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。
如图4.1.1.1（a ）所示，为典型的二阶有源低通滤波器。
它由两级RC 滤波环节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容C 接至输出端，引入适量的正反馈，以改善幅频特性。
( b ）为二阶低通滤波器幅频特性曲线。
(a).
(b).
图4.1.1.1 二阶低通滤波器
2. 高通滤波器
高通滤波器用来通过高频信号，衰减或抑制低频信号。
将图4.1.1.1低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换，即可变成二阶有源高通滤波器，如图4.1.1.2(a)所示。
高通滤波器性能与低通滤波器相反，其频率响应和低通滤波器是“镜象”关系。
图4.1.1.2（b）为二阶高通滤波器幅频特性曲线。
(a)
(b).
图4.1.1.2 二阶高通滤波器
3. 带通滤波器
带通滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。
典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。
如图4.1.1.3
（a）所示。
本电路的优点是改变R
f 和R
4
的比例就可改变频宽而不影响中心频率。
图4.1.1.3
（b）为二阶高通滤波器的幅频特性曲线。
(a).
(b).
图4.1.1.3 二阶带通滤波器
4.1.2 滤波器的传输函数与性能参数
由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号，因受运算放大器带宽限制，这
类滤波器仅适用于低频范围，根据频率范围可将其分为低通、高通、带通与带阻四种滤波器，它们的幅频特性如下图所示：
1. 滤波器的传输函数
表4.1.2.1 二阶RC 滤波器的传输函数表
类型 传输函数
性能参数
低通
——电压增益
——低、高通滤波器的截止角频率
——带阻塞、带阻滤波器的中心角频率
BW ——带通、带阻滤波器的带宽
高通
带通
2. 单元电路性能参数
（1）.低通滤波器
二阶低通滤波器的通带增益
截止频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。
品质因数，它的大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特性的形
状。
（2）.高通滤波器
二阶高通滤波器的通带增益
截止频率，它是二阶高通滤波器通带与阻带的界限频率。
品质因数，它的大小影响高通滤波器在截止频率处幅频特性的形状。
（3）带通滤波器
通带增益
中心频率
通带宽度
选择性
4.2电路的组装与调试
应用Multisim，将电路原理图图形输入进行仿真，从而分别检验3db和5db时频率是否符合设计要求。
4.2.1.低通滤波器
仿真电路如下
下面验证是否符合设计
低通3db 频率100Hz左右，符合设计要求低通50db 频率300Hz左右符合要求
经验证基本符合设计4.2.2.高通滤波器
仿真电路如下
下面验证是否符合设计高通3db同样符合要求
高通50db
经验证基本符合设计
4.2.3.带通滤波器
仿真电路如下
下面验证是否符合设计带通3db1
带通3db2 带通50db1
带通50db2
经验证基本符合设计
五、设计感想
通过此次的课设，我学到了很多知识，通过查资料和搜集有关的文献，培养了自学能力和动手能力。
并且由原先的被动的接受知识转换为主动的寻求知识，这可以说是学习方法上的一个很大的突破。
在以往的传统的学习模式下，我们可能会记住很多的书本知识，但是通过课程设计，学会了如何将学到的知识转化为自己的东西，学会了怎么更好的处理知识和实践相结合的问题。
在设计电路过程中，理论知识很重要，理论知识决定了设计的方法，设计电路的成败。
所以需要查找很多资料，需要足够的耐心、细心去研究问题，解决问题。
同时还必须有实事求是地分析问题的态度，知道理论与实际是有一些差别的。
六、参考文献
【1】《电子技术基础·模拟部分》高等教育出版社康华光1999年
【2】【美】《有源滤波器精确设计手册》电子工业出版社约翰逊穆尔1984年
【3】【美】Arthur B.williams著，宁彦卿等译．电子滤波器设计，科学出版社，2008年版
【4】【美】哈里拉姆著，鲁延丰等译，模拟和数字滤波器设计与实现，人民邮电出版社，1985年版。