【正文】 長 沙 學(xué) 院 CHANGSHA UNIVERSITY 畢業(yè)設(shè)計（論文） 資料 設(shè)計（論文）題目： IIR 濾波器的設(shè)計與實現(xiàn) 系 部： 專 業(yè)： 學(xué) 生 姓 名： 班 級： 學(xué)號 2020043216 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 教 授 職稱 助 教 最 終評定成績 目 錄 第一部分 畢業(yè)論文 一、 畢業(yè)論文 第二部分 外文資料翻譯 一、外文資料原文 二、外文資料翻譯 第三部分 過程管理資料 一、 畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)書 二、 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 三、 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）中期報告 四、 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評閱表 五、 畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱教師評閱表 六、 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯評審表 2020 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）資料 第一部分 畢業(yè)論文 （ 2020 屆） 本科生畢業(yè) 論文 IIR 濾波器的設(shè)計與實現(xiàn) 系 部： 電子與通信工程系 專 業(yè)： 通 信 工 程 學(xué) 生 姓 名： 何 雙 喜 班 級： 05 通信 2 學(xué)號 2020043216 指 導(dǎo)教師姓名： 劉光燦 職稱 教 授 王路露 職稱 助 教 最終評定成績 2020 年 6 月 長沙學(xué)院本科生論文 IIR 濾波器的設(shè)計與實現(xiàn) 系 （部）： 電子與通信工程系 專 業(yè)： 通 信 工 程 學(xué) 號： 2020043216 學(xué)生姓 名： 何 雙 喜 指導(dǎo)教 師： 劉 光 燦 教 授 王 路 露 助 教 2020 年 6 月 長沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) I 摘 要 IIR 數(shù)字濾波器是數(shù)字濾波器中非常重要的一類 濾 波器，因其可以較低的階次獲得較高的頻率選擇特性而得到廣泛應(yīng)用。本文研究了 IIR 數(shù)字濾波器的常用設(shè)計方法，即沖 激 響應(yīng)不變法和雙線性變換法。在分析各種 IIR 實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，從理論分析和仿真情況確定了所要設(shè)計的 IIR 數(shù)字濾波器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)以及中間數(shù)據(jù)精度。 在此基礎(chǔ)上， 使用 MATLAB 提供的 GUI 工具，實現(xiàn)方便用戶使用的數(shù)字 濾波器交互界面的開發(fā) 。此設(shè)計擴(kuò)展性好，便于調(diào)節(jié)濾波器的性能，可以根據(jù)不同的要求在 MATLAB 上加以實現(xiàn)。 關(guān)鍵詞： IIR數(shù)字濾波器， MATLAB， GUI 長沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) II ABSTRACT IIR digital filter digital filter is very important for a class of filters, because of their lower order to higher frequency selective properties have been widely used. In this paper, the IIR digital filter design theory and methods used, that is, the same impulse response method and bilinear transformation method. In the analysis of IIR structure, based on theoretical analysis and simulation to establish the design of IIR digital filter structure, as well as intermediate data accuracy. On this basis, the use of GUI tools provided by MATLAB to achieve userfriendly interface of the digital filter development, userfriendly. Good scalability of this design, easy to adjust the performance of filters can be based on different requirements to be in the realization of MATLAB. Keywords: IIR digital filter, MATLAB, GUI 長沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) III 目 錄 摘 要 ................................................................................................................ I ABSTRACT....................................................................................................... II 第 1 章 緒論 .................................................................................................... 1 引言 .............................................................. 1 IIR濾波器簡介 .................................................... 1 IIR 濾波器的研究意義 .............................................. 5 課題研究方法 ...................................................... 5 論文結(jié)構(gòu)及研究內(nèi)容 ................................................ 5 第 2 章 IIR 濾波器設(shè)計 相關(guān)工具和技術(shù) ....................................................... 6 系統(tǒng)仿真軟件（ MATLAB） ............................................ 6 MATLAB 的 GUI工具 ................................................ 7 GUI 界面設(shè)計的總結(jié)： .............................................. 8 GUIDE 幫助創(chuàng)建 GUI ....................................... 8 使用控件 .................................................... 9 寫回調(diào)函數(shù) CallBack .......................................... 9 句柄圖形之間的層次關(guān)系 ...................................... 10 第 3 章 IIR 濾波器的設(shè)計 過程 .................................................................... 12 兩種常用的設(shè)計 IIR低通濾波器方法 ................................. 12 脈沖響應(yīng)不變法 .............................................. 12 雙線性變換法 ............................................... 14 利用 MATLAB 設(shè)計巴特沃斯 IIR 低通濾波器 ............................ 14 用 GUI 設(shè)計用戶界面 ............................................... 16 第四章 IIR 濾波器的具體實現(xiàn) ...................................................................... 21 仿真結(jié)果 ......................................................... 21 結(jié)果分析 ......................................................... 24 結(jié) 論 .............................................................................................................. 26 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................... 27 致 謝 .............................................................................................................. 28 長沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 1 第 1 章 緒論 引言 面對龐雜繁多的原始信號，如何提取所需信號、抑制不需要的信號 ?這就需要使用濾波器。濾波器的作用主要是選擇所需頻帶的信號內(nèi)容而抑制不需要的其他頻帶的信號內(nèi)容。數(shù)字濾波器因其精度高、可靠性好、靈活性大等優(yōu)點，在語音信號處理、信號頻譜估計、 信號去噪、無線通信中的數(shù)字變頻以及圖像處理等工程實際應(yīng)用中都很廣泛。 傳 統(tǒng)的數(shù)字濾波器的設(shè)計過程復(fù)雜，計算工作量大，濾波特性調(diào)整困難，影響了它的應(yīng)用。本文介紹了一種利用 MATLAB 信號處理工具箱（ Signal Processing Toolbox）快速有效的設(shè)計由軟件組成的常規(guī)數(shù)字濾波器的設(shè)計方法。給出了使用 MATLAB 語言進(jìn)行程序設(shè)計和利用信號處理工具箱的 GUI 工具進(jìn)行界面設(shè)計的詳細(xì)步驟。利用MATLAB 設(shè)計濾波器，可以隨時對比設(shè)計要求和濾波器特性調(diào)整參數(shù)，直觀簡便，極大的減輕了工作量，有利于濾波器設(shè)計的 最優(yōu)化。 IIR 濾波器簡介 首先認(rèn)識濾波器的原理： 數(shù)字濾波器的原理有多種，取平均值是其中的一種。取平均值就是濾除任何有具有頻率的變化分量的信號。數(shù)字濾波器還可根據(jù)不同原理編制專門的程序，對采集的信號進(jìn)行特殊的計算來濾除特定頻率的信號。 模擬濾波器的原理 [1]主要是利用電容器對高頻信號的低阻抗、對低頻信號的高阻抗和電感對對低頻信號的低阻抗、對高頻信號的高阻抗的特性，濾除特定頻率的信號。 數(shù)字濾波器在各種數(shù)字信號處理中發(fā)揮著十分重要的作用 , 數(shù)字濾波器設(shè)計一直是信號處理領(lǐng)域的重要研究課題。常用的數(shù)字 濾波器有 FIR 濾波器和 IIR 濾波器，其中 IIR 數(shù)字濾波器因具有結(jié)構(gòu)簡單、占用存儲空間少、運算速度快、較高的計算精度和能夠用較低的階數(shù)實現(xiàn)、較好的選頻特性等特點，得到了廣泛應(yīng)用。 IIR 數(shù)字濾波器具有無限寬的沖激響應(yīng)，與模擬濾波器相匹配。所以 IIR 濾波器的設(shè)計可以采取在模擬濾波器設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)一步變換的方法 [5]。 濾波器是一種特別重要的線性時不變系統(tǒng)。從廣義上講，任何對某些頻率（相對于 長沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 2 其他頻率來說）進(jìn)行修正的系統(tǒng)稱為濾波器。嚴(yán)格的講，濾波器是一個能讓某些頻率通過而完全拒絕其他頻率成分的系統(tǒng)。 數(shù)字濾波器實際上 是一個采用有限精度算法實現(xiàn)的線性非時變離散系統(tǒng)，濾波器