iir滤波器设计心得体会

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篇一：IIR数字滤波器的设计

数字信号处理课程设计报告

题目： IIR数字滤波器的设计

学院：化工过程自动化学院

专业班级：

学号：姓名：

起止日期：20XX年6月22日～20XX年6月28日

目录

1课程设计的意义与任务要求 (1)

课程设计的意义 (1)

课程设计的任务要求 (1)

2课程设计的理论基础 (1)

数字滤波器简介 ................................................

2

IIR数字滤波器的设计原理 (2)

IR数字滤波器的特点 (3)

3 MATLAB软件介绍 ................................................ (3)

MATLAB软件介绍 (3)

MATLAB应用领域 (4)

MATLAB相关语句 (4)

4课程设计的具体内容 (5)

数字滤波器设计步骤 (5)

脉冲响应不变法和双线性变换法的变换原理和步骤 . 错误！未定义书签。脉冲响应不变法的变换原理和步骤 ........... 错误！未定义书签。双线性变换法的变换

原理和步骤 (6)

实验步骤及运行程序 (6)

5课程设计的总结与心得 (10)

参考文献................................................. . (11)

1、课程设计的意义与任务要求

课程设计的意义

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、稳定性好、、灵活性强等优点。

课程设计的任务要求

（1）熟悉用脉冲响应不变法和双线性变换法设计IIR 数字滤波器的原理与方法；

（2）学会调用MATLAB信号处理工具箱中滤波器设计函数设计IIR数字滤波器，学会根据滤波需求确定滤波器指标参数。

2、课程设计的理论基础

利用MATLAB信号处理工具箱中的滤波器设计和分析工具可以很方便地设计出符合应用要求的未经量化的IIR数字滤波器。需要将MATLAB设计出的IIR数字滤波器进一步分解和量化，从而获得可用FPGA实现的滤波器系数。 IIR数字滤波器的设计方法有两类:间接设计法和直接设计法。间接设计法是借助模拟滤波器设计方法进行设计的，先根据数字滤波器设计指标设计相应的过渡模拟滤波器，再将过渡模拟滤波器转换为数字滤波器。直接设计法师在时域或频域直接设计数字滤波器。

由于模拟滤波器设计理论非常成熟，而且有很多性能优良的典型滤波器可供选择，设计公式和图表完善，而且许多实际应用需要模拟滤波器的数字仿真，所以间接设计法得到广泛的应用。而直接设计法要求解联立方程组，必须采用计算机辅助设计。在计算机普及的今天，各种设计方法都有现成的设计程序可供调用。

例如利用MATLAB仿真平台，可以设计不同类型的IIR 滤波器。

数字滤波器简介

数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数学系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。可以设计系统的频率响应，让它满足一定的要求，从而对通过该系统的信号的某些特定的频率成分进行过滤，这就是滤波器的基本原理。如果系统是一个连续系统，则滤波器称为模拟滤波器。如果系统是一个离散系统，则滤波器称为数字滤波器。

数字滤波器是一个离散时间系统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数字频率,按照奈奎斯特抽样定理，要使抽样信号的频谱不产生重叠，应小于折叠频率，其频率响应具有以2π为间隔的周期重复特性，且以折叠频率即ω=π点对称。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。数字滤波器具有高精度、高可靠性、可程控改变特性或复用、便于集成等优点。数字滤波器在语言信号处理、图像信号处理、医学生物信号处理以及其他应用领域都得到了广泛应用。

IIR数字滤波器的设计原理

IIR数字滤波器的最通用的方法是借助于模拟滤波器的设计方法。模拟滤波器设计已经有了相当成熟的技术和方法，有完整的设计公式，还有比较完整的图表可以查询，因

此设计数字滤波器可以充分利用这些丰富的资源来进行。对于IIR数字滤波器的设计具体步骤如下:

按照一定的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。

根据转换后的技术指标设计模拟低通滤波器G是低通滤波器的传递函数)。

再按照一定的规则将G转换成H是数字滤波器的传递函数)。若设计的数字滤波器是低通的，上述的过程可以结束，若设计的是高通、带通或者是带阻滤波器，那么还需要下面的步骤:

将高通、带通或带阻数字滤波器的技术指标转换为低通模拟滤波器的技术指标，然后设计出低通G，再将G转换为H。

IIR数字滤波器的特点

IIR数字滤波器的系统函数可以写成封闭函数的形式。

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。由于运算中的舍入处理，使误差不断累积，有时会产生微弱的寄生振荡。

IIR数字滤波器在设计上可以借助成熟的模拟滤波器的成果，如巴特沃斯、契比雪夫和椭圆滤波器等，有现成的