切比雪夫高通滤波器课程设计要点

燕山大学课程设计（论文）任务书

课程名称：数字信号处理课程设计

基层教学单位：仪器科学与工程系指导教师：刘永红

学号学生姓名专业（班级）

设计题目27切比雪夫高通滤波器设计

设

计

技

术

参

数

采样频率为100Hz,低频、中频、高频信号频率分别为5Hz、15Hz 、30Hz

设计要求产生一个连续信号，包含低频率，中频，高频分量，对其进行采样，进行频谱分析。设计高通滤波器对信号进行滤波处理，观察滤波后信号的频谱。

分析该类型滤波器与其他类型低通滤波器（如butterworth)优势及特点

参考资料数字信号处理方面资料MATLAB方面资料

周次前半周后半周

工作计划收集消化资料、学习MATLAB软件，进

行相关参数计算。

编写仿真程序、调试。

指导教师签字基层教学单位主任签字

说明：1、此表一式四份，系、指导教师、学生、各一份，报送院教务一份。

2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。

电气工程学院教务科

前言

随着科学技术的发展，信号处理理论和分析方法已应用于许多领域和学科中。信号处理方面的课程，是工科专业非常实用的课程。

在对信号进行分析处理时，信号中经常伴有噪声。根据有用信号和噪声的不同特征，消除或削弱干扰噪声、提取有用信号的过程称为滤波，实现滤波功能的系统称为滤波器。在对信号进行传输、检测及估计的过程中，都要广泛的使用滤波器。当信号和噪声的频带不同时，可使用具有选频特性的经典滤波器。本质上说，滤波就是改变信号中各频率分量的相对幅度和相位。根据滤波器的信号性质，可将其划分为模拟滤波器和数字滤波器。模拟滤波器处理掉是连续信号，数字滤波器处理的是离散时间信号。

本文通过对采样信号进行频谱分析和利用设计的切比雪夫高通滤波器对采样信号进行滤波处理，并对仿真结果进行分析和处理。应用了MATLAB设计切比雪夫高通滤波器过程中常用到的工具和命令。利用MATLAB设计函数直接实现切比雪夫滤波器的设计，介绍了切比雪夫滤波器的基本理论和设计思想，给出了基于MATLAB设计切比雪夫高通滤波器的具体步骤和利用MATLAB产生一个包含低频、中频、高频分量的连续信号，并实现对信号进行采样和分析以及与其他类型的滤波器的比较。

第一章数字滤波器的概述---------------------------------------2 1.1 数字滤波器的设计方法------------------------------------------------2 1.2 数字滤波器的性能要求------------------------------------------------2 1.3 数字滤波器的技术要求------------------------------------------------ 2第二章基于切比雪夫I型无限脉冲响应IIR数字高通滤波器的设计依据和原理------------------------------------------------3 2.1 课设任务------------------------------------------------------------------3 2.2 IIR数字滤波器-----------------------------------------------------------4 2.3由模拟滤波器设计IIR数字滤波器---------------------------------5 2.4 数字高通滤波器的设计（本设计采用双线性变换法）--------7 第三章基于切比雪夫I型无限脉冲响应IIR数字高通滤波器的具体设计过程-------------------------------------------------9 3.1 计算过程-----------------------------------------------------------------9 3.2 用MATLAB设计程序-------------------------------------------------12 3.3切比雪夫滤波器与巴特沃兹滤波器的比较-------------------------17 第四章总结--------------------------------------------------------17 4.1心得体会---------------------------------------------------------17 4.2参考文献---------------------------------------------------------18

第一章 数字滤波器的概述

1.1 数字滤波器的设计方法

数字滤波器的设计方法有多种，如双线性变换法、窗函数设计法、插值逼近法和

Chebyshev 逼近法等等。

1.2 数字滤波器的性能要求

我们在进行滤波器设计时，需要确定其性能指标。一般来说，滤波器的性能要求往往以频率响应的幅度特性的允许误差来表征。以低通滤波器特性为例，频率响应有通带、过渡带及阻带三个范围。如图1-1所示：

在通带内：

π

ωω≤≤≤≤-01)(1j p e H A

在阻带中：

π

ωωω≤≤≤st st

j A e H )(

其中

c ω 为通带截止频率,st ω为阻带截止频率，p A 为通带最大衰减, st A 为阻带最大

衰减。

图1-1 低通滤波器的幅频特性指标示意图

1.3 数字滤波器的技术要求

滤波器技术要求主要包括4个方面。即：