数字滤波器课程设计报告书
基于MATLAB的数字带通滤波器课程设计报告.doc
基于MATLAB的数字带通滤波器课程设计报告1西安文理学院机械电子工程系课程设计报告专业班级08级电子信息工程1班题目基于MATLAB的数字带通滤波器学号学生姓名指导教师2011 年12 月西安文理学院机械电子工程系课程设计任务书学生姓名_______专业班级________ 学号______指导教师______ 职称副教授教研室电子信息工程课程数字信号处理题目基于MATLAB 的数字带通滤波器设计任务与要求设计任务：要求设计一个IIR 带通滤波器，其中通带的中心频率为πω5.0=po ，通带的截止频率πω4.01=p ，πω6.02=p ，通带最大衰减dB p 3=α；阻带最小衰减dB s 15=α，阻带截止频率πω3.01=s ，πω7.02=s 。
设计要求：1. 根据设计任务要求给出实现方案及实现过程。
2. 给出所实现的滤波器幅频特性及相频特性曲线并加以分析。
3. 论文要求思路清晰，结构合理，语言流畅，书写格式符合要求。
开始日期2011.12.19 完成日期2011.12.302011年12月18 日一、设计任务设计一数字带通滤波器，用IIR 来实现，其主要技术指标：通带边缘频率：wp 1=0.4π，wp2=0.6π通带最大衰减：Ap=3dB阻带边缘频率：ws 1=0.3π，ws2=0.7π阻带最小衰减：As=15dB设计总体要求：用MATLAB 语言编程进行设计，给出IIR 数字滤波器的参数，给出幅度和相位响应曲线，对IIR 实现形式和特点等方面进行讨论。
二、设计方法IIR 数字滤波器具有无限宽的冲激响应，与模拟滤波器相匹配，所以IIR 滤波器的设计可以采取在模拟滤波器设计的基础上进一步变换的方法。
比较常用的原型滤波器有巴特沃什滤波器（Butterworth ）、切比雪夫滤波器（Chebyshev ）、椭圆滤波器（Ellipse ）和贝塞尔滤波器（Bessel ）等。
他们有各自的特点，巴特沃什滤波器具有单调下降的幅频特性；切比雪夫滤波器的幅频特性在通带和阻带里有波动，可以提高选择性；贝塞尔滤波器通带内有较好的线性相位特性；椭圆滤波器的选择性最好。
数字滤波器的设计课程设计
数字滤波器的设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解数字滤波器的概念、分类和工作原理；2. 掌握数字滤波器的设计方法和步骤；3. 学会使用计算机辅助设计软件（如MATLAB）进行数字滤波器的设计与仿真。
技能目标：1. 能够分析给定信号的频率特性，并根据需求选择合适的数字滤波器类型；2. 能够运用所学的数字滤波器设计方法，独立完成简单数字滤波器的参数计算和结构设计；3. 能够利用计算机辅助设计软件，对所设计的数字滤波器进行性能分析和优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字信号处理技术的兴趣，激发其探索精神；2. 培养学生严谨的科学态度，强调理论与实践相结合；3. 培养学生团队协作意识，提高沟通与表达能力。
课程性质：本课程为电子信息工程及相关专业高年级的专业课程，旨在帮助学生掌握数字滤波器的基本原理和设计方法，培养实际工程应用能力。
学生特点：学生已具备一定的电子技术和信号处理基础知识，具有较强的学习能力和实践操作能力。
教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论教学与实际应用相结合，强化实践环节，提高学生的实际操作能力和工程素养。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际工程项目中，达到学以致用的目的。
同时，注重培养学生的团队协作能力和沟通表达能力，提升其综合素质。
二、教学内容1. 数字滤波器概述- 定义、作用和分类- 基本工作原理2. 数字滤波器设计方法- 理论基础：Z变换、傅里叶变换- 设计步骤：需求分析、类型选择、参数计算、结构设计3. 常见数字滤波器设计- 低通滤波器- 高通滤波器- 带通滤波器- 带阻滤波器4. 计算机辅助设计软件应用- MATLAB滤波器设计工具箱介绍- 使用MATLAB进行数字滤波器设计与仿真5. 数字滤波器性能分析- 频率特性分析- 幅频特性与相频特性- 群延迟特性6. 实践项目与案例分析- 设计实例：基于实际需求的数字滤波器设计- 性能分析：对设计结果进行性能评估与优化教学内容安排与进度：1. 数字滤波器概述（2课时）2. 数字滤波器设计方法（4课时）3. 常见数字滤波器设计（4课时）4. 计算机辅助设计软件应用（2课时）5. 数字滤波器性能分析（2课时）6. 实践项目与案例分析（4课时）教材关联章节：1. 数字滤波器概述：《数字信号处理》第一章2. 数字滤波器设计方法：《数字信号处理》第三章3. 常见数字滤波器设计：《数字信号处理》第四章4. 计算机辅助设计软件应用：《MATLAB数字信号处理》第二章5. 数字滤波器性能分析：《数字信号处理》第五章三、教学方法1. 讲授法：- 在数字滤波器概述、设计方法及性能分析等理论部分，采用讲授法进行教学，系统地传授相关知识；- 结合多媒体课件，以图文并茂的形式，生动形象地展示滤波器的工作原理和设计步骤。
数字滤波器的设计课程设计
数字信号及MATLAB实现课程设计报告数字滤波器的设计学院：电气学院班级：姓名：学号：指导老师：2014年1月《数字信号处理及MA TLAB实现》课程设计目录目录 (1)第一章绪论 (2)1.1.1 数字滤波器的优越性 (2)1.1.2 数字滤波器的实现方法 (3)1.1.3主要研究内容 (4)第二章摘要 (5)第三章报告正文 (6)第一节 IIR滤波器的设计 (6)3.1.1流程框图 (6)3.1.2 设计步骤 (6)3.1.3 IIR数字滤波器的设计方法 (7)3.1.4 MATLAB程序 (9)3.1.5 运行结果及分析： (10)第二节 matlab FDATool界面数字滤波器设计 (11)3.2.1 Faldstool (11)3.2.2 用Fdatool进行带通滤波器设计 (13)第三节系统对象滤波器设计 (15)3.3.1设定系统的仿真对象 (15)3.3.2系统对象滤波器设计方法 (15)3.3.3 MATLAB程序仿真设计 (15)第四章总结 (21)参考文献 (22)第一章绪论1.1.1 数字滤波器的优越性数字信号处理由于具有精度高、灵活性强等优点，已广泛应用于图像处理、数字通信、雷达等领域。
数字滤波技术在数字信号处理中占有极其重要的地位，数字滤波器根据其单位脉冲响应可分为IIR（无限长冲激响应滤波器）和FIR（有限长冲激响应滤波器）两类。
IIR滤波器可以用较少的阶数获得很高的选择特性，但在有限精度的运算中，可能出现不稳定现象，而且相位特性不好控制。
数字滤波器本质上是一个完成特定运算的数字计算过程，也可以理解为是一台计算机。
数字滤波器又分为无限冲激响应滤波器(IIR)和有限冲激响应滤波器(FIR)。
FIR滤波器具有不含反馈环路、结构简单以及可以实现的严格线性相位等优点，因而在对相位要求比较严格的条件下，采用FIR数字滤波器。
同时，由于在许多场合下，需要对信号进行实时处理，因而对于单片机的性能要求也越来越高。
数字滤波器设计实验报告
数字滤波器设计实验报告实验目的：1.掌握数字滤波器的基本理论知识。
2.学习数字滤波器设计方法。
3.实现数字滤波器的设计与模拟。
实验原理：FIR滤波器的特点是稳定性好、相位响应线性和易于设计。
FIR滤波器的设计方法主要有窗函数法、频率采样法和最小最大化法等。
IIR滤波器的特点是具有较窄的通频带宽率、相位响应非线性和较高的处理效率。
IIR滤波器的设计方法主要有双线性变换法、脉冲响应不变法和双正交变换法等。
实验步骤：1.根据实验要求和给定的参数，选择适合的滤波器类型（FIR或IIR）。
2.根据滤波器的设计方法，计算滤波器的系数。
3.使用MATLAB或其他工具进行滤波器的设计和仿真。
4.分析仿真结果，评估滤波器的性能。
5.根据实际需求，进行滤波器参数的优化和调整。
6.进行实验数据的滤波处理，并比较滤波前后的信号质量。
7.总结实验结果，写出实验报告。
实验结果：根据实验要求，我们选择了FIR滤波器进行设计。
通过使用窗函数法和最小最大化法，计算得到了滤波器的系数。
将滤波器的设计结果导入MATLAB进行仿真，得到了滤波器的频率响应和时域波形。
通过分析仿真结果，发现滤波器的设计基本满足了要求，但仍存在一些性能方面的改进空间。
根据实验需求和实际情况，我们对滤波器的参数进行了优化和调整。
经过多次迭代和调试，最终得到了满意的结果。
将优化后的滤波器应用于实验数据的滤波处理，可以看到滤波效果明显，信号质量得到了显著提升。
实验结论：通过本次实验，我们学习并掌握了数字滤波器的基本理论知识和设计方法。
通过实际操作和实验仿真，对数字滤波器的设计和应用有了更深入的了解。
实验结果表明，数字滤波器可以有效地对信号进行滤波处理，提高信号质量和准确度。
巴特沃斯数字带通滤波器
巴特沃斯数字带通滤波器《数字信号处理》课程设计报告设计课题滤波器设计与实现专业班级姓名学号报告日期 2012年12月目录1. 课题描述2. 设计原理2.1 滤波器的分类2.2 数字滤波器的设计指标2.3 巴特沃斯数字带阻模拟滤波器2.3.1 巴特沃斯数字带通滤波器的设计原理2.3.2 巴特沃斯数字带通滤波器的设计步骤3. 设计内容3.1 用MATLAB编程实现3.2 设计结果分析4. 总结5. 参考文献课程设计任务书题目滤波器设计与实现学生姓名学号专业班级设计内容与要求一、设计内容：设计巴特沃斯数字带通滤波器，通带频率200~500hz，阻带上限频率600hz, 阻带下限频率150hz，通带衰减最大0.5dB，阻带最小衰减40dB，采样频率2000hz，画出幅频、相频响应曲线，并设计信号验证滤波器设计的正确性。
二、设计要求1 设计报告一律按照规定的格式，使用A4纸，格式、封面统一给出模版。
2 报告内容（1）设计题目及要求（2）设计原理 (包括滤波器工作原理、涉及到的MATLAB函数的说明)（3）设计内容（设计思路，设计流程、仿真结果）（4）设计总结（收获和体会）（5）参考文献（6）程序清单起止时间2012年 12 月 3日至 2011年 12月11 日指导教师签名2011年 12月 2日系（教研室）主任签名年月日学生签名年月日1 .课题描述数字滤波器是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种算法或装置。
数字滤波器的功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理，以达到改变信号频谱的目的。
由于电子计算机技术和大规模集成电路的发展，数字滤波器已可用计算机软件实现，也可用大规模集成数字硬件实时实现。
使用MATLAB信号处理箱和BW（巴特沃斯）设计低通数字滤波器。
2.设计原理2.1 滤波器的分类数字滤波器有低通、高通、带通、带阻和全通等类型。
它可以是时不变的或时变的、因果的或非因果的、线性的或非线性的。
如果数字滤波器的内部参数不随时间而变化，则称为时不变的，否则为时变的。
数字滤波器课程设计报告
课程设计课程设计名称：数字信号处理课程设计专业班级：电信1203学生XX：X海峰学号：************指导教师：***课程设计时间：2015/07/01-2015/07/06电子信息工程专业课程设计任务书说明：本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计（论文）首页一.技术要求⏹双线性变换法设计切比雪夫II型数字IIR低通滤波器，⏹要求通带边界频率为400Hz，⏹阻带边界频率分别为500Hz，⏹通带最大衰减1dB，⏹阻带最小衰减40dB，⏹抽样频率为2000Hz，二.设计原理IIR滤波器的设计包括三个步骤：①给出所需要的滤波器的技术指标；②设计一个H(z)使其逼近所需要的技术指标：③实现所设计的H(z)，IIR数字滤波器设计的最通用的方法是借助于模拟滤波器的设计方法。
所以IIR数字低通滤波器的设计步骤是：①按一定规则将给出的数字滤波器的技术指标转换为模拟低通滤波器的技术指标；②根据转换后的技术指标设计模拟低通滤波器G(s)：③再按一定规则将G(s)转换成H(z)。
在此过程中，我们用到了很多MATLAB中的函数，如设计切比雪夫低通滤波器的函数afd_chebl、由直接型转换为级联型的函数dir2cas、双线性变换的函数bilinear等。
其中afd _chebl用于实现用模拟指标设计一个低通模拟滤波器，bilinear用于利用双线性变换法将模拟低通滤波器转换为数字低通滤波器。
三.程序流程图四：源代码（完美版）%归一化低通滤波器技术指标clc;clear all;Ap=1; %最大通带衰减As=40; %最小阻带衰减W=2000; %抽样周期Wp=400; %通带边界频率Ws=500; %阻带边界频率wp=2*pi*Wp/W; %归一化通带边界频率ws=2*pi*Ws/W; %归一化阻带边界频率Wp1=tan(wp/2); %模拟低通滤波器通带边界频率Ws1=tan(ws/2); %模拟低通滤波器阻带边界频率%归一化切比雪夫II型低通模拟滤波器[N,Wn]=cheb2ord(Wp1,Ws1,Ap,As,'s'); %确定滤波器阶数和频率尺度缩放因子[BT,AT]=cheby2(N,As,Wn,'s');%传输函数的系数[Z,P,K]=cheb2ap(N,As);%最小阻带衰减为As（DB）的N阶归一化模拟切比雪夫2型低通滤波器的零点、极点和增益因子[H,W]=zp2tf(Z,P,K);%传输函数有理化形式figure;[P,Q]=freqs(H,W);freqs(H,W);%模拟滤波器的H(jw)的复频域响应.拉普拉斯格式.(自动挑选200个频率点来计算频率响应)figure;subplot(1,1,1);fk=0:12000/512:12000;wk=2*pi*fk;Hk=freqs(BT,AT,wk);%挑选wk个频率点来计算频率响应plot(fk/1000,20*log10(abs(Hk)));grid on;xlabel('频率')ylabel('增益衰减')%用双线性变换法将H(s)转换成数字滤波器H(z)[num,den]=bilinear(BT,AT,0.5);%复变量映射[z,p,k]=tf2zp(num,den);%显示传输函数disp('分子系数:');disp(num);disp('分母系数:');disp(den);%计算增益响应w=0:pi/255:pi;h=freqz(num,den,w);g=20*log10(abs(h)); %计算增益衰减figure;plot(w/pi,g);grid on; %绘制切比雪夫低通滤波器幅频特性axis([0 1 -100 1]);xlabel('\omega/\pi');ylabel('增益/dB');title('切比雪夫2型低通滤波器幅频响应曲线');figure;zplane(z,p); %绘制极零图axis([-2 2 -2 2]);title('零极点图');figure;subplot(1,1,1),plot (w/pi, angle(h)/pi);grid on;xlabel('归一化角频率');ylabel('相位响应'); %绘制切比雪夫低通滤波器相频特性axis([0 1 -1 1]);%输入信号技术指标f1=300;f2=600;t=0:0.0005:1;x1=sin(2*pi*f1*t); %X1信号x2=sin(2*pi*f2*t); %X2信号x=x1+x2; %X信号figure;subplot(2,1,1);plot(x1);grid on; %绘制X1波形图axis([0,50*pi,-3,3]);xlabel('t');ylabel('x1');title('x1的波形');subplot(2,1,2);plot(x2);grid on; %绘制X2波形图axis([0,50*pi,-3,3]);xlabel('t');ylabel('x2');title('x2的波形');figure;subplot(2,1,1);plot(x);grid on; %绘制X波形图axis([0,50*pi,-3,3]);xlabel('t');ylabel('x');title('输入x的波形');y=filter(num,den,x); %X信号通过切比雪夫II数字低通滤波器输出Ysubplot(2,1,2)plot(y);grid on; %绘制输出Y的波形图axis([0,50*pi,-3,3]);xlabel('t');ylabel('y');title('滤波器输出y的波形');figure;subplot(2,1,1);plot(abs(fft(x)));grid on; %绘制输入信号频域波形axis([0,800,0,300]);xlabel('频率');ylabel('幅度');title('滤波器输入x的频域波形');subplot(2,1,2);plot(abs(fft(y)));grid on; %绘制输出信号频域波形axis([0,800,0,300]);xlabel('频率');ylabel('幅度');title('滤波器输出y的频域波形');五．仿真结果图1：模拟滤波器复频域响应（幅频响应-相位响应）10-110101-200-1000100200Frequency (rad/s)P h a s e (d e g r e e s )101010110-610-410-210Frequency (rad/s)M a g n i t u d e图2：切比雪夫2数字低通滤波器幅频响应曲线0.10.20.30.40.50.60.70.80.91ω/π增益/d B切比雪夫2型低通滤波器幅频响应曲线图3：传输函数极零图-2-1.5-1-0.500.51 1.52-2-1.5-1-0.500.511.52Real PartI m a g i n a r y P a r t零极点图图4：相频响应曲线0.10.20.30.40.50.60.70.80.91-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81归一化角频率相位响应图5：输入信号波形曲线50100150-202tx 1x1的波形50100150-202tx 2x2的波形图6：输入信号经过滤波器输出信号时域波形图50100150-202tx输入x 的波形50100150-202ty 滤波器输出y 的波形图7：输入信号经过滤波器输出信号频域波形图0100200300400500600700800100200300频率幅度滤波器输入x 的频域波形010*******400500600700800100200300频率幅度滤波器输出y 的频域波形图9：传输函数系数如下六．结论分析1.通带边界归一化角频率0.4*pi 、阻带边界归一化角频率0.5*pi 。
数字滤波器课程设计报告_陈程_丁俊伟
信号采集与数字滤波器设计报告5100809104 陈程 5100809133 丁俊伟1．信号采集与模数转换1.1设计任务本课程设计用于医疗诊断等行业的信号采集与数字滤波系统。
设计任务为根据所给的电路图，在仿真软件上仿真完成：设计控制软件，完成一组数据的采集以及处理后的数模转换。
1.2具体设计要求1.2.1在仿真软件的环境下设计8051的控制系统；1.2.2CPU控制T0时钟，设定采样频率为1000Hz，仿真可调；1.2.3单片机设定：P1口控制外接串口AD（12位AD）；1.2.4A/D采样数据存放RAM地址：0000H——1FFFH；1.2.5D/A输出地址：8000H；1.3设计思路整体选用51单片机，串行AD转换器，6264内存条，DAC和一些锁存器和门控电路。
使用固定晶振作为单片机主频，单片机不断控制AD收发信号，然后通过锁存器锁存地址将数据写入RAM，同时单片机控制DAC将数据转换，经过最后的放大和滤波后进行数据监控。
1.4设计电路图1.5程序框架1.6程序代码ORG 0000HLJMP STARTORG 000BH ;T0 中断程序入口地址LJMP INTT0ORG 1000HSTART:MOV SP,#60H ;堆栈指针MOV TMOD,#01H ;计数器T0工作方式 1MOV DPTR,#0000HCLR A ;将外部RAM前四位清空MOVX @DPTR,AINC DPTRMOVX @DPTR,AINC DPTRMOVX @DPTR,AINC DPTRMOVX @DPTR,AINC DPTRJB P1.5,T2 ;根据P1.5、P1.6端口值选择频率：P1.5=1，跳到T2(500Hz)；P1.6=1，跳到T3（1000Hz），否则250HzJB P1.6,T3MOV R0,#0F0HMOV R1,#060H ;T1初值为F060H（250Hz）SJMP NEXTT2: MOV R0,#0F8H ;T2初值F830H（500Hz）MOV R1,#030HSJMP NEXTT3: MOV R0,#0FCH ;T3初值FC18H（1000Hz）MOV R1,#018HNEXT:MOV TH0,R0MOV TL0,R1CLR B.0CLR P1.1SETB EASETB ET0 ;开T0中断SETB TR0 ;T0计时DD: NOPSJMP DDINTT0: ;T0 中断子程序JB P1.5,T21 ;根据P1.5、P1.6端口值选择频率：P1.5=1，跳到T2(500Hz)；P1.6=1，跳到T3（1000Hz），否则250HzJB P1.6,T31MOV R0,#0F0HMOV R1,#060H ;T1初值为FEB3H（250Hz）SJMP NEXT1T21: MOV R0,#0F8H ;T2初值FF59H（500Hz）MOV R1,#030HSJMP NEXT1T31: MOV R0,#0FCH ;T3初值FFA0H（1000Hz）MOV R1,#018HNEXT1: MOV TH0,R0MOV TL0,R1ADC:CLR P1.0 ;开片选SETB P1.1 ;前两个时钟周期产生两个上升沿NOPCPL P1.1NOPCPL P1.1NOPCPL P1.1CLR A ;累加器清零CPL P1.1 ;第3个上升沿开始读数据MOV C,P1.2 ;从P1.2口读入一位数据MOV ACC.7,C ;存入累加器第一位CPL P1.1NOPCPL P1.1MOV C,P1.2MOV ACC.6,CCPL P1.1NOPCPL P1.1MOV C,P1.2MOV ACC.5,CCPL P1.1NOPCPL P1.1MOV C,P1.2MOV ACC.4,CCPL P1.1NOPCPL P1.1MOV C,P1.2MOV ACC.3,CCPL P1.1NOPCPL P1.1MOV C,P1.2MOV ACC.2,CCPL P1.1NOPCPL P1.1MOV C,P1.2MOV ACC.1,CCPL P1.1NOPCPL P1.1MOV C,P1.2MOV ACC.0,CCPL P1.1CPL P1.0MOV B,#5 ;B置5DIV AB ;A除以5MOVX @DPTR,A ;除过5以后的数值 8位送入外部RAM PUSH DPHPUSH DPLMOV R5,#4H ;R5设为5ADDD: XCH A,R4 ;将A的值保存到R4,A待用MOV A,DPL ;DPL的值给A,用于做减法JZ BB ;若DPL为0，跳转DEC DPL ;若DPL不为零，则低位减一SJMP CCBB: DEC DPH ;DPL为0时，DPH减1，DPL置为FFH MOV DPL,#0FFHCC: MOVX A,@DPTR ;将前一个数放在AADD A,R4 ;当前数和前一个数相加DJNZ R5,ADDD ;R5减1不为零跳转MOV DPTR,#8000H ;输出MOVX @DPTR,APOP DPLPOP DPHINC DPTRRETIEND1.6 仿真结果1.6.1 数字滤波滤除50Hz信号输入50Hz，采样率为250Hz时的输出图形：Channel A（黄线）是输入波形Channel B（蓝线）是重建后波形Channel C（红线）是对重建波形进行滤波，也即最终波形.可以看到基本被滤掉，250Hz采样率不足以采样50Hz的输入。
FIR数字滤波器课程设计报告
FIR数字滤波器课程设计报告数字滤波器是一种通过数字信号处理来实现滤波的设备，主要用于去除信号中的噪声或不需要的频率成分。
在本次课程设计中，我们将设计一个FIR（有限冲激响应）数字滤波器，用于对输入信号进行滤波处理。
一、设计目标设计一个离散时间FIR数字滤波器，具有以下特点：1.滤波器类型：低通滤波器2.滤波器阶数：10阶3.截止频率：2kHz4.采样频率：4kHz二、设计步骤1.确定滤波器系数：根据滤波器类型、阶数和截止频率，利用滤波器设计工具进行计算，得到滤波器的系数。
2.实现滤波器：将滤波器系数作为滤波器的输入，通过算法实现滤波器的功能。
3.验证滤波器性能：使用信号发生器生成一组测试信号，将其输入到滤波器中，并通过示波器观察滤波后的信号波形。
三、滤波器系数计算1.选择滤波器类型为低通滤波器，即希望通过滤波器的信号为低频信号，而将高频信号滤除。
2.选择滤波器阶数为10阶，即滤波器具有10个延迟单元。
3.选择截止频率为2kHz，即希望2kHz以下的信号通过滤波器，2kHz以上的信号被滤除。
四、滤波器实现采用直接型FIR滤波器结构来实现该低通滤波器。
具体算法如下：1.输入信号x(n)和滤波器系数h(n)，其中n表示时刻。
2.延时单元：将输入信号每次延迟一个单位，即x(n)→x(n-1)。
3.权重系数：将延时后的信号与对应的滤波器系数相乘得到权重系数，即a(n)=x(n-1)×h(n)。
4.累加求和：将所有的权重系数相加求和得到输出信号，即y(n)=∑a(n)。
五、滤波器性能验证使用信号发生器产生频率为1kHz，幅度为1V的正弦波信号作为输入信号，将其输入到滤波器中，并通过示波器观察滤波后的信号波形。
同时，使用频谱分析仪观察滤波前后信号的频谱图，并比较滤波效果。
六、总结与改进通过本次课程设计，我们成功设计并实现了一个FIR数字滤波器。
滤波器具有低通特性，能够有效滤除高频信号，保留低频信号。
iir数字滤波器的设计实验报告
iir数字滤波器的设计实验报告IIR数字滤波器的设计实验报告引言数字滤波器是数字信号处理中的重要组成部分，用于去除信号中的噪声、滤波、频率分析等。
在数字滤波器中，IIR（Infinite Impulse Response）滤波器是一种常见且广泛应用的滤波器类型。
本实验旨在设计一个IIR数字滤波器，并通过实验验证其性能。
一、实验目的本实验的目标是设计一个IIR数字滤波器，实现对输入信号的滤波功能。
具体而言，我们将通过以下步骤完成实验：1. 确定滤波器的滤波类型（低通、高通、带通或带阻）和截止频率。
2. 设计滤波器的传递函数。
3. 使用Matlab或其他数学软件进行滤波器的频率响应和时域响应分析。
4. 利用实验数据对滤波器进行性能评估。
二、实验原理IIR数字滤波器的设计基于差分方程，其传递函数可以表示为：H(z) = (b0 + b1*z^(-1) + b2*z^(-2) + ... + bn*z^(-n)) / (1 + a1*z^(-1) +a2*z^(-2) + ... + am*z^(-m))其中，b0、b1、...、bn和a1、a2、...、am是滤波器的系数。
滤波器的阶数为max(m, n)。
根据滤波器的滤波类型和截止频率，可以确定这些系数的具体值。
三、实验步骤1. 确定滤波器的类型和截止频率。
例如，我们选择设计一个低通滤波器，截止频率为1kHz。
2. 根据所选滤波器类型和截止频率，计算滤波器的传递函数。
3. 使用Matlab或其他数学软件进行滤波器的频率响应和时域响应分析。
可以绘制滤波器的幅频响应曲线和相频响应曲线，以及滤波后的信号波形。
4. 利用实验数据对滤波器进行性能评估。
可以通过输入不同频率的信号，观察滤波器的效果，并计算滤波器的截止频率、增益和相位特性等参数。
四、实验结果与分析通过实验，我们得到了设计的低通滤波器的频率响应和时域响应曲线。
在频率响应曲线中，我们可以观察到滤波器在截止频率附近的衰减特性，以及在截止频率以下的通过特性。
FIR数字滤波器课程设计报告
吉林建筑大学电气与电子信息工程学院数字信号处理课程设计报告设计题目： FIR数字滤波器的设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计时间：目录一、设计目的 (3)二、设计内容 (3)三、设计原理 (3)3.1 数字低通滤波器的设计原理 (3)3.1.1 数字滤波器的定义和分类 (3)3.1.2 数字滤波器的优点 (3)3.1.3 FIR滤波器基本原理 (4)3.2变换方法的原理 (7)四、设计步骤 (8)五、数字低通滤波器MATLAB编程及幅频特性曲线 (9)5.1 MATLAB语言编程 (9)5.2 幅频特性曲线 (10)六、总结 (11)七、参考文献 (13)一、设计目的课程设计是理论学习的延伸，是掌握所学知识的一种重要手段，对于贯彻理论联系实际、提高学习质量、塑造自身能力等于有特殊作用。
本次课程设计一方面通过MATLAB 仿真设计内容，使我们加深对理论知识的理解，同时增强其逻辑思维能力，另一方面对课堂所学理论知识作一个总结和补充二、设计内容(1)设计一线性相位FIR 数字低通滤波器，截止频率，过渡带宽度 ,阻带衰减dB A s 30>。
(2)设计一线性相位FIR 数字低通滤波器，截止频率，过渡带宽度，阻带衰减dB A s 50>。
三、设计原理3.1数字低通滤波器的设计原理3.1.1 数字滤波器的定义和分类数字滤波器是指完成信号滤波处理功能的，用有限精度算法实现的离散时间线性非时变系统，其输入是一组数字量，其输出是经过变换的另一组数字量。
因此，数字滤波器本身既可以是用数字硬件装配成的一台完成给定运算的专用的数字计算机，也可以将所需要的运算编成程序，让通用计算机来执行。
从数字滤波器的单位冲击响应来看，可以分为两大类:有限冲击响应(FIR)数字滤波器和无限冲击响应(IIR)数字滤波器。
滤波器按功能上分可以分为低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)、带阻滤波器(BSF) [4]。
(完整word版)用双线性变换法设计IIR数字低通滤波器课程设计
V=课程设计报告书姓名:班级：学号:时间:设计题目用双线性变换法设计IIR数字低通滤波器设计要求1. 通过实验加深对双线性变换法设计IIR滤波器基本方法的了解.2. 了解MATLAB有关双线性变换法的子函数。
3．掌握用双线性变换法设计数字低通滤波器的方法。
本次课程设计是采用双线性变换法基于MATLAB设计一个IIR数字低通滤波器, 其中要求通带截止频率为ωp=0.25π;通带最大衰减Rp=1dB;阻带最小衰减As=15dB;阻带截止频率ωs=0.4π;滤波器采样频率Fs=100Hz.设计过程摘要: 根据IIR滤波器的特点, 在MATLAB坏境下用双线性变换法设计IIR数字滤波器。
利用MATLAB设计滤波器, 可以随时对比设计要求和滤波器特性调整参数, 直观简便, 极大的减轻了工作量, 有利于滤波器设计的最优化。
1.关键词：双线性变换法 , 数字滤波器 , MATLAB , IIR2.设计原理与步骤1.1设计原理滤波器的种类很多, 从功能上可分为低通、高通、带通和带阻滤波器, 每一种又有模拟滤波器和数字滤波器两种形式。
如果滤波器的输人和输出都是离散时间信号, 则该滤波器的冲击响应也必然是离散的, 这种滤波器称之为数字滤波器。
数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统, 通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。
数字滤波器也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。
IIR数字滤波器采用递归型结构, 即结构上带有反馈环路。
IIR滤波器运算结构通常由延时、乘以系数和相加等基本运算组成, 可以组合成直接型、正准型、级联型、并联型四种结构形式, 都具有反馈回路。
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。
IIR 数字滤波器的特征是, 具有无限持续时间冲激响应, 需要用递归模型来实现, 其差分方程为：（1-1）（1-2）设计IIR滤波器的任务就是寻求一个物理上可实现的系统函数H(z), 使其频率响应H(z)满足所希望得到的频域指标, 即符合给定的通带截止频率、阻带截止频率、通带衰减系数和阻带衰减系数。
fir数字滤波器设计实验报告
fir数字滤波器设计实验报告fir数字滤波器设计实验报告引言数字滤波器是一种常见的信号处理工具，用于去除信号中的噪声或者滤波信号以达到特定的目的。
其中，FIR（Finite Impulse Response）数字滤波器是一种常见且重要的数字滤波器，其特点是具有有限冲击响应。
本实验旨在设计并实现一个FIR数字滤波器，通过对滤波器的设计和性能评估，加深对数字滤波器的理解。
设计过程1. 确定滤波器的要求在设计FIR数字滤波器之前，首先需要明确滤波器的要求。
这包括滤波器类型（低通、高通、带通或带阻）、截止频率、滤波器阶数等。
在本实验中，我们选择设计一个低通滤波器，截止频率为1kHz，滤波器阶数为32。
2. 设计滤波器的传递函数根据滤波器的要求，我们可以利用Matlab等工具设计出滤波器的传递函数。
在本实验中，我们选择使用窗函数法设计滤波器。
通过选择合适的窗函数（如矩形窗、汉宁窗等），可以得到滤波器的传递函数。
3. 确定滤波器的系数根据滤波器的传递函数，我们可以通过离散化的方法得到滤波器的系数。
这些系数将决定滤波器对输入信号的响应。
在本实验中，我们使用了Matlab的fir1函数来计算滤波器的系数。
4. 实现滤波器在得到滤波器的系数之后，我们可以将其应用于输入信号，实现滤波器的功能。
这可以通过编程语言（如Matlab、Python等）来实现，或者使用专用的数字信号处理器（DSP）来进行硬件实现。
实验结果为了评估设计的FIR数字滤波器的性能，我们进行了一系列的实验。
首先，我们使用了一个具有噪声的输入信号，并将其输入到滤波器中。
通过比较滤波器输出信号和原始信号，我们可以评估滤波器对噪声的去除效果。
实验结果显示，设计的FIR数字滤波器能够有效地去除输入信号中的噪声。
滤波后的信号更加平滑，噪声成分明显减少。
此外，滤波器的截止频率也得到了有效控制，滤波器在截止频率之后的信号衰减明显。
讨论与总结通过本次实验，我们深入了解了FIR数字滤波器的设计和实现过程。
数字滤波器的设计及实现 实验报告
数字滤波器的设计及实现实验报告1.数字滤波器是一种用于信号处理的重要工具，通过去除或衰减信号中的噪声、干扰或无用信息，从而实现信号的滤波和提取。
本实验旨在学习数字滤波器的设计原理和实现方法，并通过实验验证其滤波效果。
2. 实验目的•理解数字滤波器的基本原理和设计方法；•掌握数字滤波器的实现步骤和工具；•利用实验进行数字滤波器的设计与仿真；•分析和评估数字滤波器的性能指标。
3. 实验器材•计算机•MATLAB或其他数学软件4. 实验流程1.理解数字滤波器的基本原理和设计方法；2.根据所需的滤波特性选择滤波器类型（低通、高通、带通、带阻）；3.设计滤波器的参数，如截止频率、阶数、窗函数等；4.使用MATLAB或其他数学软件进行滤波器的设计与仿真；5.评估滤波器的性能指标，如频率响应、幅度响应、相位响应等；6.分析实验结果，数字滤波器设计与实现的经验与教训。
5. 实验内容5.1 数字滤波器原理数字滤波器是通过数字信号处理算法来实现滤波功能的滤波器。
它可以通过对信号进行采样、变换、运算等处理来实现对信号频率成分的选择性衰减或增强。
数字滤波器通常包含两种主要类型：无限脉冲响应（IIR）滤波器和有限脉冲响应（FIR）滤波器。
IIR滤波器具有时间域响应的无限长度，而FIR滤波器具有有限长度的时间域响应。
5.2 数字滤波器设计步骤•确定滤波器类型：根据滤波要求选择低通、高通、带通或带阻滤波器；•设计滤波器参数：包括截止频率、阶数、窗函数等；•进行滤波器设计：利用MATLAB等数学软件进行滤波器设计，滤波器系数；•进行滤波器仿真：通过信号输入滤波器进行仿真，评估滤波效果；•优化和调整：根据实际需要，对滤波器参数进行优化和调整，以获得更好的滤波效果。
5.3 实验结果与分析经过实验设计和仿真，我们得到了一个具有良好滤波效果的数字滤波器。
在设计过程中，我们选择了一个5阶的Butterworth低通滤波器，截止频率为1000Hz。
fir数字滤波器设计实验报告
fir数字滤波器设计实验报告fir数字滤波器设计实验报告引言：数字滤波器是一种广泛应用于信号处理和通信系统中的重要工具。
其中，有一类常见的数字滤波器是FIR（Finite Impulse Response）数字滤波器。
FIR数字滤波器具有线性相位特性、稳定性好、易于设计和实现等优点，被广泛用于音频处理、图像处理、通信系统等领域。
本实验旨在通过设计一个FIR数字滤波器，探索其设计原理和实际应用。
一、实验目的本实验的目的是通过设计一个FIR数字滤波器，实现对特定信号的滤波处理。
具体来说，我们将学习以下几个方面的内容：1. FIR数字滤波器的基本原理和特点；2. FIR数字滤波器的设计方法和流程；3. 使用MATLAB软件进行FIR数字滤波器的设计和仿真。
二、实验原理1. FIR数字滤波器的基本原理FIR数字滤波器是一种线性时不变系统，其输出仅与当前输入和过去若干个输入有关，没有反馈回路。
这种特性使得FIR数字滤波器具有线性相位特性，适用于对信号的频率响应要求较高的应用场景。
FIR数字滤波器的输出可以通过卷积运算来计算，即将输入信号与滤波器的冲激响应进行卷积运算。
2. FIR数字滤波器的设计方法FIR数字滤波器的设计方法有很多种，常见的包括窗函数法、频率采样法和最优化方法等。
在本实验中，我们将使用窗函数法进行FIR数字滤波器的设计。
窗函数法的基本思想是将理想滤波器的频率响应与一个窗函数相乘，从而得到实际可实现的滤波器。
三、实验步骤1. 确定滤波器的设计要求在设计FIR数字滤波器之前，我们首先需要明确滤波器的设计要求。
包括滤波器的通带、阻带、过渡带的频率范围和响应要求等。
2. 选择窗函数和滤波器的阶数根据设计要求，选择合适的窗函数和滤波器的阶数。
常见的窗函数有矩形窗、汉宁窗、汉明窗等。
不同的窗函数对滤波器的性能有一定影响，需要根据实际情况进行选择。
3. 计算滤波器的冲激响应利用所选窗函数和滤波器的阶数，计算滤波器的冲激响应。
fir数字滤波器的设计实验报告
fir数字滤波器的设计实验报告FIR数字滤波器的设计实验报告引言：数字信号处理在现代通信、音频处理、图像处理等领域中起着至关重要的作用。
而数字滤波器作为数字信号处理的核心组成部分之一，其设计和性能对于信号处理的质量和效果有着直接的影响。
本实验旨在探究FIR（有限脉冲响应）数字滤波器的设计原理和实践操作，以及对其性能进行评估。
一、实验目的本实验的主要目的是掌握FIR数字滤波器的设计方法和实现过程，具体包括以下几个方面：1. 了解FIR数字滤波器的基本原理和特点；2. 学习FIR滤波器的设计方法，包括窗函数法和频率采样法；3. 实现FIR滤波器的设计和编程，掌握滤波器的参数配置；4. 评估FIR滤波器的性能，包括幅频响应、相频响应、群延迟等。
二、实验原理FIR数字滤波器是一种线性时不变系统，其传输函数的脉冲响应是有限长的。
因此，FIR滤波器的设计主要涉及到确定滤波器的脉冲响应系数，即滤波器的冲击响应。
常用的FIR滤波器设计方法有窗函数法和频率采样法。
窗函数法通过选择一个窗函数，将其与理想滤波器的冲击响应进行卷积，从而得到实际的滤波器冲击响应。
常见的窗函数有矩形窗、汉宁窗、海明窗等。
频率采样法则是通过在频域上对理想滤波器的频率响应进行采样，然后进行反变换得到滤波器的冲击响应。
三、实验过程1. 确定滤波器的设计规格，包括截止频率、通带衰减和阻带衰减等参数；2. 选择设计方法，如窗函数法或频率采样法；3. 根据设计方法，计算滤波器的冲击响应系数；4. 利用编程软件，如MATLAB或Python，实现滤波器的设计和编程；5. 根据设计的滤波器参数，绘制滤波器的幅频响应和相频响应曲线；6. 进行滤波器性能评估，包括群延迟、阻带衰减等指标。
四、实验结果与分析本实验以MATLAB为例，使用窗函数法设计了一个FIR低通滤波器。
滤波器的设计规格为：截止频率为1kHz，通带衰减为0.5dB，阻带衰减为40dB。
选择了汉宁窗作为窗函数，并利用MATLAB的fir1函数进行滤波器设计。
基于matlab的IIR数字滤波器课程设计报告
.数字信号处理课程设计报告专业：通信工程院系：信息工程学院一、课题名称基于matlab的IIR滤波器设计二、课题意义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。
三、数字滤波器原理在数字滤波中，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）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 = （2）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= （3）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()T j e H ω为单位抽样序列响应()n h 的频谱。
由此可见，输入序列的频谱()T j e X ω经过滤波后，变为()()T j T j e X e H ωω ，按照()T j e X ω的特点和我们处理信号的目的，选取适当的()T j e H ω使的滤波后的()()T j T j e X e H ωω符合我们的要求。
实验四IIR数字滤波器的设计实验报告
实验四IIR数字滤波器的设计实验报告实验四：IIR数字滤波器的设计实验目的：1.了解IIR数字滤波器的基本原理和设计流程；2.学习使用MATLAB进行IIR数字滤波器的设计；3.实际设计一个IIR数字滤波器，并对输入信号进行滤波处理。
实验设备：1.计算机2.MATLAB软件实验原理：IIR数字滤波器是一种非线性滤波器，可以通过差分方程的形式表示。
其特点是具有无穷长的单位脉冲响应，即滤波器对输入信号的响应是无限长的。
IIR数字滤波器的设计一般包括两个方面：滤波器的结构和滤波器的参数。
其中，滤波器的结构包括滤波器的拓扑结构和级联结构，滤波器的参数包括滤波器的截止频率、通带增益、阻带衰减等。
实验步骤：1.确定滤波器的类型（低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等）；2.根据滤波器的要求，设计滤波器的截止频率、通带增益、阻带衰减等参数；3.根据滤波器的类型和参数，选择合适的滤波器结构和滤波器参数；4.使用MATLAB软件进行IIR数字滤波器的设计，编写相应的代码；5.载入输入信号，并对输入信号进行滤波处理；6.分析输出信号的频谱特性和时域波形。
实验结果：通过实验，我们成功设计了一个IIR数字滤波器，并对输入信号进行了滤波处理。
实验结果显示，滤波器能够有效地去除输入信号中的高频噪声，得到了更清晰的输出信号。
输出信号的频谱特性和时域波形符合设计要求。
实验结论：IIR数字滤波器是一种常用的数字滤波器，具有较好的滤波效果和较低的计算复杂度。
通过实验，我们深入了解了IIR数字滤波器的设计原理和流程，并成功应用于实际信号处理中。
实验结果表明，IIR数字滤波器能够有效地去除输入信号中的噪声，提取出所需的信号信息。
这对于信号处理和通信系统设计具有重要意义。
数字滤波器
数字滤波器设计性实验报告姓名：×××学号：…………班级：××××××基于Matlab的数字滤波器设计性实验报告摘要本文主要介绍数字滤波器的基本结构，再分别讨论基于Matlab软件的IIR 与FIR数字滤波器的设计方法，文中比较深入的分析该种滤波器的设计及其仿真的具体方法。
关键词：IIR，FIR，Matlab，数字滤波器，一、课程设计目的1、了解数字滤波器的作用与原理；2、了解数字滤波器的设计实现过程。
二、课程设计原理当我们仅对信号的某些频率分量感兴趣时，可以利用选频滤波器，提取其中有用的部分，而其他无用频率滤去，滤波器的一项基本任务即对信号进行分解与提取。
目前DSP数字信号处理系统构成的数字滤波器已基本取代了传统的模拟滤波器，数字滤波器与模拟滤波器相比具有许多优点。
用DSP构成的数字滤波器具有灵活性高、精度高和稳定性高，体积小、性能高，便于实现等优点。
因此我们选用数字滤波器来实现信号分解。
三、课程设计要求描述数字滤波器的设计方法，自行设计并实现一个数字滤波器。
四、课程设计内容(一)、数字滤波器的定义数字滤波器(digitalfilter)是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种装置。
其功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理，以达到改变信号频谱的目的。
由于电子计算机技术和大规模集成电路的发展，数字滤波器已可用计算机软件实现，也可用大规模集成数字硬件实时实现。
数字滤波器是一个离散时间系统（按预定的算法，将输入离散时间信号转换为所要求的输出离散时间信号的特定功能装置）。
应用数字滤波器处理模拟信号时，首先须对输入模拟信号进行限带、抽样和模数转换。
数字滤波器输入信号的抽样率应大于被处理信号带宽的两倍，其频率响应具有以抽样频率为间隔的周期重复特性，且以折叠频率即1／2抽样频率点呈镜像对称。
为得到模拟信号，数字滤波器处理的输出数字信号须经数模转换、平滑。
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潍坊学院专业课综合课程设计说明书——数字滤波器系部：信息与控制工程学院专业：电子信息工程班级：2100级2班学生: 苌金超学号:指导教师：徐国盛2013年12 月13 日目录一、设计要求及原理 (2)二、设计原理 (2)三、设计思路 (3)四、设计容 (4)A、一阶有源滤波电路 (4)B、二阶有源滤波电路 (6)1、二阶低通滤波电路 (6)2、二阶高通滤波电路 (8)3、二阶带通滤波电路 (9)C、用仿真软件设计滤波器 (12)1、给定性能参数设计滤波器 (12)a、二阶低通滤波器 (12)b、二阶高通滤波器 (13)c、二阶带通滤波器 (14)2、不同阶数滤波器性能比较 (15)D、滤波器的Matlab设计仿真 (16)1、二阶低通滤波器 (16)2、二阶高通滤波器 (18)五、实验总结和分析 (21)六、参考文献 (21)一、设计要求在两周的时间2013-12-02至2013-12-12.根据指导老师(王学礼老师)的要求,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。
一阶滤波器是最简单的滤波器，也是高阶滤波器的基础。
所以在设计过程中先从一阶滤波器着手考虑，将其原理应用到二阶以致多阶。
实现滤波器的电路很多，在考虑二阶滤波器设计的时候，主要以压控电压源式滤波电路作为考虑，其特点是运算放大器为同相接法，滤波器的输入阻抗很高，输出阻抗很低，滤波器相当于一个电压源。
其优点是：电路性能稳定，增益容易调节。
用Electronics Worrkbench绘制电路图。
使用Matlab设计仿真时，使用Butterworth函数研究。
使用Matlab 提供的建函数freqz，可以求得滤波器系统的频率相应特性。
1、2、四、设计容A、一阶有源滤波电路（基础）如果在一阶RC低通电路的输出端，再加上一个电压跟随器，使之与负载很好隔离开来，就构成一个简单的一阶有源RC低通滤波电路，如图1所示，由于电压跟随器的输入阻抗很高，输出阻抗很低，因此，其带负载能力很强。
如果希望电路不仅有滤波功能，而且能起放大作用，则只要将电路中的电压跟随器改为同相比例放大电路即可。
下面介绍它的性能。
a．传递函数RC低通电路的传递函数为：一阶低通滤波器对于电压跟随器，其通带电压增益Ao等于同相比例放大电路的电压增益AVF，即因此，可导出电路的传递函数为：（1）式中n=1/(RC)，n称为特征角频率。
由于传递函数中分母为s的一次幂，故上述滤波电路称为一阶低通有源滤波电路。
b．幅频响应对于实际的频率来说，式(1)中的s可用s=jω代入，由此可得( 2 )（3 ）图2 幅频响应B、二阶滤波电路★1、二阶低通滤波电路二阶低通滤波电路二阶低通滤波器如图所示，它由两节RC滤波器和同相放大电路组成。
其中同相放大电路实际上就是所谓的压控电压源，它的电压增益就是低通滤波的通带电压增益，即a.传递函数可以推导出二阶低通滤波器的传递函数为上式为二阶低通滤波器传递函数的典型表达式。
其中ωn为特征角频率，而Q则称为等效品质因数。
上式表明，AO=AVF<3，才能稳定工作。
当AO=AVF≥3，A(s)将有极点处于右半s平面或虚轴上，电路将自激振荡。
b.幅频响应用s=jω代入上式可得幅频响应和相频响应表达式为相频响应表达式表明，当w=0时，；当时，。
显然，这是低通滤波电路的特性。
由幅频响应表达式可画出不同Q值下的幅频响应，如图所示。
注1由图可见，当Q=0.707时，幅频响应较平坦，而当Q>0.707时，将出现峰值，当Q=0.707和=1情况下，；当=10时，。
这表明二阶比一阶低通滤波电路的滤波效果好得多。
2、二阶高通滤波电路如果将低通滤波电路中R和C的位置互换，则可得到二阶压控电压源高通滤波电路如上图所示。
a. 传递函数由于二阶高通滤波电路和低通滤波电路的幅频特性具有对偶关系，它们的传递函数也如此。
将二阶低通滤波电路的传递函数表达式中的sRC用代替，则可得二阶高通滤波电路的传递函数为：（1）令（2）则（3）式（3）为上阶高通滤波电路传递函数的典型表达式。
b. 幅频响应将式（3）中的s用s=jω代替，则可得二阶高通滤波电路的频率响应特性方程为（4）即有（5）由此可画出其幅频响应的曲线，如图所示。
注2由图可见，二阶高通滤波电路和低通滤波电路的幅频特性具有对偶（镜像）关系。
如以ω=ωn为对称轴，二阶高通滤波电路的随ω升高而增大，而二阶低通滤波电路的则随着ω升高而减小。
二阶高通滤波电路在ω<<ωn时，其幅频响应以40dB/dec的斜率上升。
由式（1）知，只有Ao=Avf<3时，电路才能稳定地工作。
3、二阶带通滤波电路带通滤波电路的幅频响应与高通、低通滤波电路的幅频响应进行比较，可以看出低通与高通滤波电路相串联可以构成带通滤波电路，条件是低通滤波电路的截止角频率ωH大于高通滤波电路的截止角频率Wl，两者覆盖的通带就提供了一个通带响应。
二阶带通滤波电路a、传递函数为了计算简便，设R3=2R ，R2=R ，由电路图可得到下面方程组（1）令 （2） 则有 （3）式中，Ao 称为带通滤波电路的通带电压增益，ωo 称为中心角频率。
令s=j ω代入(3）式则有（4）截止角频率：cc f C C R R πω212121==b.幅频响应带通滤波器幅频响应曲线注3根据带通滤波电路的传递函数可求出其幅频响应如上图所示，由图可见，Q值越高，通带越窄。
带通滤波电路的传递函数分母虚部的绝对值为1时，有；因此，利用，取正根，可求出带通滤波电路的两个截止角频率，从而求出带通滤波电路的通带宽度BW= 。
C、用仿真软件设计滤波器使用工具：FilterLabFilterLab 2.0 is an innovative software tool that simplifies active filter design. The FilterLab 2.0 active filter software design tool provides full schematic diagrams of the filter circuit with recommended component values and displays the frequency response.1、给定参数设计并仿真滤波器a、二阶低通滤波器Fp=500Fs=1500Order=2Circuit：二阶低通滤波器仿真电路二阶低通滤波器频率响应曲线b、二阶高通滤波器Fp=3000Fs=500Order=2Circuit：二阶高通滤波器仿真电路二阶高通滤波器频率响应曲线c、带通滤波器Fpl=2000Fph=7000Fsl=100Fsh=50000Order=2Circuit：二阶带通滤波器仿真电路二阶带通滤波器频率响应曲线2、比较不同阶数滤波器特性（附加）一阶低通滤波器频率响应曲线三阶低通滤波器频率响应曲线五阶低通滤波器频率响应曲线七阶低通滤波器频率响应曲线结论：通过比较一阶、三阶、五阶、七阶低通滤波器的幅频和相频特性曲线我已看出，滤波器阶数越高，其性能越好，灵敏度越高。
D、滤波器的Matlab设计仿真（辅助）Matlab 提供的滤波器分析函数freqz[H,F] = freqz(B,A,N,Fs)其中B/A 提供滤波器系数B为分子A为分母（b0 + b1Z^-1 +....)/(a0 + a1Z^-1 +....)N 表示选取单位圆的上半圆等间距的N个点作为频响输出；Fs 为采样频率，该参数可以省略H 为N个点处的频率响应复值输出向量，其模即为频响幅值曲线幅值20log10(abs(H))DB，其幅角angle(H)即为频响相位曲线相位值。
F 为与第N点处对应的频率值f（Hz），如果Fs 参数省略时，则频率值w 为rad/sample，w = 2*pi*f/Fs1、二阶低通滤波器程序：clear all;close all;wp=100*2*pi;ws=200*2*pi;rp=2;rs=15;Fs=500;[n,wc]=buttord (wp,ws,rp,rs,'s');[z,p,k]=buttap(n);[a,b,c,d]=zp2ss(z,p,k);[at,bt,ct,dt]=lp2lp(a,s,c,d,wc);[num1,den1]=ss2tf(at,bt,ct,dt);[num2,den2]=bilinear(num1,den1,500); [h,w]=freqz(num2,den2);plot(w*Fs/(2*pi),abs(h));grid;xlabel('频率/Hz');ylabel('幅值');title('低通滤波器仿真');2、二阶高通滤波器程序：clearclose all;wp=2000*2*pi;ws=1500*2*pi;rp=2;rs=40;fs=10000;[n,wn]=buttord(wp,ws,rp,rs,'s')[z,p,k]=buttap(n);[b0,a0]=zp2tf(z,p,k);[b,a]=lp2lp(b0,a0,wn);[h,w]=freqs(b,a);subplot(211)plot(w/(2*pi),20*log10(abs(h)));grid on; xlabel('频率（hz)');ylabel('相频响应(dB)');xlim([0,12000]);ylim([-60,1]);subplot(212);wd=0:0.01:pi;[bz,az]=impinvar(b,a,fs);[num,nun]=iirlp2hp(bz,az,0.4,0.4);hw=freqz(num,nun,wd);plot(wd,20*log10(abs(hw)));grid on;xlabel('{\omega}(rad)');ylabel('幅度(dB)');title('高通滤波器仿真');end五、实验总结和分析通过这次滤波器设计，了解了滤波器的一些概念、功能和一些基本的类型，对模电知识有了进一步的了解，学习了低通原型滤波器及其传递参数、频率变换、滤波器的设计流程，在对截止频率fc和滤波器的阶数N求解时，运算由于太复杂，在计算过程中运用了MATLAB，由于是一种新的软件，通过上网和查阅书籍，了解它的一些基本的用法，软件具有强大的功能，能很好的帮助滤波器电路的设计，以及辅助《模拟电子技术基础》教学能很快的解决复杂的试解过程用有源滤波器的快速实用设计方法设计了二阶低通滤波器的初电路。