【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中文摘要基于MATLAB的IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)摘要 當(dāng)前我們正處于數(shù)字化時(shí)代，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)受到了人們的廣泛關(guān)注，其理論及算法隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展得到了飛速的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于語(yǔ)音圖象處理、數(shù)字通信、譜分析、模式識(shí)別、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。數(shù)字濾波器是數(shù)字信號(hào)處理中最重要的組成部分之一，幾乎出現(xiàn)在所有的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中。 數(shù)字濾波是語(yǔ)音和圖象處理、模式識(shí)別、譜分析等應(yīng)用中的一個(gè)基本處理算法，在數(shù)字信號(hào)處理中，占有極其重要的地位。數(shù)字濾波器是數(shù)字信號(hào)處理中最重要的組成部分之一。文中闡述了IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)思想，介紹了用MATLAB實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，對(duì)數(shù)字濾波器的推廣應(yīng)用有一定的促進(jìn)作用。關(guān)鍵詞 數(shù)字濾波器 IIR MATLABMATLABBased Design of IIR Digital FilterAbstractNowadays we are in the digital time, and the technology of digital signal processing has got extensive attention by people. Acpany with the development of technology of puter and microelectronics, the theory and arithmetic of digital signal processing develops quickly, Digital filters are extensively used in audio and video processing, digital munications, spectrum analysis, auto control, and so on. Digital filter is one of the most important parts of digital signal processing, and almost appears in all digital signal processing system. Digital filter is a basic arithmetic to speech and image processing，pattern recognition, and spectrum analysis．It plays a very important role in digital signal processing. This article states FIR digital filter’s designing thought, and introduces the realization process based on MATLAB by bination an example of band passing filter’s design. And correct result is obtained.Keywords Digital Filter IIR MATLA畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)外文摘要1 緒論 1 數(shù)字濾波器的優(yōu)點(diǎn) 2 數(shù)字濾波器的發(fā)展概況 3 開(kāi)發(fā)工具 4 MATLAB軟件簡(jiǎn)介 4 MATLAB特點(diǎn) 52 數(shù)字濾波器理論研究 6 濾波器的設(shè)計(jì) 6 數(shù)字濾波器的定義 7 濾波器的設(shè)計(jì)步驟 8 數(shù)字濾波器的類(lèi)型 8 濾波器的選擇 9 FIR和IIR數(shù)字濾波器的比較 9 FIR或IIR濾波器的選取原則 10 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法 103 IIR濾波器的設(shè)計(jì) 11 數(shù)字濾波器 11 IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法 12 13．2 用雙線(xiàn)性變換法設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器 154 IIR數(shù)字帶通濾波器設(shè)計(jì)過(guò)程 18 設(shè)計(jì)步驟： 18 程序流程框圖： 19 MATLAB程序： 19結(jié)論 22參考文獻(xiàn) 23致謝 24基于MATLAB的IIR數(shù)字帶通濾波器設(shè)計(jì)1 緒論 凡是有能力進(jìn)行信號(hào)處理的裝置都可以稱(chēng)為濾波器。在近代電信設(shè)備和各類(lèi)控制系統(tǒng)中，濾波器應(yīng)用極為廣泛；在所有的電子部件中，使用最多，技術(shù)最為復(fù)雜的要算濾波器了。濾波器的優(yōu)劣直接決定產(chǎn)品的優(yōu)劣，所以，對(duì)濾波器的研究和生產(chǎn)歷來(lái)為各國(guó)所重視。 1917年美國(guó)和德國(guó)科學(xué)家分別發(fā)明了LC濾波器，次年導(dǎo)致了美國(guó)第一個(gè)多路復(fù)用系統(tǒng)的出現(xiàn)。20世紀(jì)50年代無(wú)源濾波器日趨成熟。自60年代起由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成工藝和材料工業(yè)的發(fā)展，濾波器發(fā)展上了一個(gè)新臺(tái)階，并且朝著低功耗、高精度、小體積、多功能、穩(wěn)定可靠和價(jià)廉方向努力，其中小體積、多功能、高精度、穩(wěn)定可靠成為70年代以后的主攻方向。導(dǎo)致RC有源濾波器、數(shù)字濾波器、開(kāi)關(guān)電容濾波器和電荷轉(zhuǎn)移器等各種濾波器的飛速發(fā)展，到70年代后期，上述幾種濾波器的單片集成已被研制出來(lái)并得到應(yīng)用。80年代，致力于各類(lèi)新型濾波器的研究，努力提高性能并逐漸擴(kuò)大應(yīng)用范圍。90年代至現(xiàn)在主要致力于把各類(lèi)濾波器應(yīng)用于各類(lèi)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和研制。當(dāng)然，對(duì)濾波器本身的研究仍在不斷進(jìn)行。 我國(guó)廣泛使用濾波器是50年代后期的事，當(dāng)時(shí)主要用于話(huà)路濾波和報(bào)路濾波。經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，我國(guó)濾波器在研制、生產(chǎn)和應(yīng)用等方面已納入國(guó)際發(fā)展步伐，但由于缺少專(zhuān)門(mén)研制機(jī)構(gòu)，集成工藝和材料工業(yè)跟不上來(lái)，使得我國(guó)許多新型濾波器的研制應(yīng)用與國(guó)際發(fā)展有一段距離。 目前數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)有許多現(xiàn)成的高級(jí)語(yǔ)言設(shè)計(jì)程序，但他們都存在設(shè)計(jì)效率較低，不具有可視圖形，不便于修改參數(shù)等缺點(diǎn)，而Matlab為數(shù)字濾波的研究和應(yīng)用提供了一個(gè)直觀(guān)、高效、便捷的利器。他以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)，把計(jì)算、可視化、程序設(shè)計(jì)融合到了一個(gè)交互式的工作環(huán)境中。尤其是Matlab工具箱使各個(gè)領(lǐng)域的研究人員可以直觀(guān)方便地進(jìn)行科學(xué)研究與工程應(yīng)用。其中的信號(hào)處理工具箱、圖像處理工具箱、小波工具箱等更是為數(shù)字濾波研究的蓬勃發(fā)展提供了可能。 數(shù)字濾波器的優(yōu)點(diǎn)數(shù)字濾波器(Digital Filter)在數(shù)字信號(hào)處理（DSP, Digital Signal Processing）中具有非常重要的作用。在許多應(yīng)用中，例如數(shù)據(jù)壓縮、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理、語(yǔ)音處理、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)字音頻、電話(huà)回音對(duì)消等等，數(shù)字濾波器和模擬濾波器相比因?yàn)榫哂腥缦乱粋€(gè)或多個(gè)優(yōu)勢(shì)而被優(yōu)先采用。(1) 數(shù)字濾波器可以具有模擬濾波器不可能具有的某些特征，例如真正的線(xiàn)性相位響應(yīng)。(2) 數(shù)字濾波器的性能不像模擬濾波器那樣隨環(huán)境的改變（例如溫度的變化）而改變。這樣就不必經(jīng)常去校驗(yàn)。(3) 如果利用一個(gè)可編程的處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)，那么數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)就能被自動(dòng)地調(diào)整。這就是為什么在自適應(yīng)的濾波器中廣泛利用數(shù)字濾波器的原因。(4) 幾個(gè)輸入信號(hào)或通道可以用一個(gè)數(shù)字濾波器來(lái)濾波，而不需要重復(fù)硬件。(5) 濾波過(guò)的和未濾波的數(shù)據(jù)都可以將其存儲(chǔ)以備將來(lái)使用。(6) 可以充分利用在VLSI技術(shù)方面的技術(shù)進(jìn)展來(lái)制造數(shù)字濾波器，使濾波器體積更小、功耗低、價(jià)格便宜。(7) 在實(shí)踐中，模擬濾波器能達(dá)到的精度是受限制的。例如，利用現(xiàn)有的元件設(shè)計(jì)的有源濾波器，通?？赡苓_(dá)到最大阻帶衰減是6070dB。而對(duì)于數(shù)字濾波器，它的精度僅受限于它所采用的字長(zhǎng)。(8) 數(shù)字濾波器可以以極低的頻率運(yùn)行，例如在生物醫(yī)學(xué)中有許多極低頻率應(yīng)用的例子，在這些應(yīng)用中采用模擬濾波器是不現(xiàn)實(shí)的。另外，數(shù)字濾波器僅通過(guò)改變抽樣頻率就可以在很大的頻率范圍內(nèi)工作。 和模擬濾波器相比，數(shù)字濾波器主要有以下缺點(diǎn)：(1) 速度限制：數(shù)字濾波器能實(shí)時(shí)處理的最大信號(hào)帶寬，比模擬濾波器低得多。在實(shí)時(shí)情況下，模擬數(shù)字模擬轉(zhuǎn)化過(guò)程對(duì)數(shù)字濾波器的性能引入了速度的限制。ADC的轉(zhuǎn)換時(shí)間和DAC的建立時(shí)間限制了能夠處理的最高頻率。此外，數(shù)字濾波器的運(yùn)行速度，依賴(lài)于所用到的數(shù)字處理器的速度，以及濾波算法必須執(zhí)行的算術(shù)操作的數(shù)目。濾波器的響應(yīng)越緊湊，則濾波器的速度越快。(2) 有限字長(zhǎng)效應(yīng)：數(shù)字濾波器受量化一個(gè)連續(xù)信號(hào)而引起的ADV噪聲的影響，以及在計(jì)算過(guò)程中發(fā)生的舍入噪聲的影響。遞歸濾波器的階數(shù)越高，舍入噪聲的累計(jì)就越大，可能會(huì)引起濾波器的不穩(wěn)定。(3) 設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)期限長(zhǎng)：數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)期限