【正文】 長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (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(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) III 目 錄 摘 要 ................................................................................................................ I ABSTRACT....................................................................................................... II 第 1 章 緒論 .................................................................................................... 1 引言 .............................................................. 1 IIR濾波器簡(jiǎn)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?jī)?nèi)容 ................................................ 5 第 2 章 IIR 濾波器設(shè)計(jì) 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(jì)的總結(jié)： .............................................. 8 GUIDE 幫助創(chuàng)建 GUI ....................................... 8 使用控件 .................................................... 9 寫(xiě)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(jì) 過(guò)程 .................................................................... 12 兩種常用的設(shè)計(jì) IIR低通濾波器方法 ................................. 12 脈沖響應(yīng)不變法 .............................................. 12 雙線(xiàn)性變換法 ............................................... 14 利用 MATLAB 設(shè)計(jì)巴特沃斯 IIR 低通濾波器 ............................ 14 用 GUI 設(shè)計(jì)用戶(hù)界面 ............................................... 16 第四章 IIR 濾波器的具體實(shí)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(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 第 1 章 緒論 引言 面對(duì)龐雜繁多的原始信號(hào)，如何提取所需信號(hào)、抑制不需要的信號(hào) ?這就需要使用濾波器。在分析各種 IIR 實(shí)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(jì)的 IIR 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)以及中間數(shù)據(jù)精度。給出了使用 MATLAB 語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和利用信號(hào)處理工具箱的 GUI 工具進(jìn)行界面設(shè)計(jì)的詳細(xì)步驟。 IIR 數(shù)字濾波器具有無(wú)限寬的沖激響應(yīng)，與模擬濾波器相匹配。 ③ .并聯(lián)型：將系統(tǒng)函數(shù) H(z)因式分解為雙二階之和，每個(gè)雙二階用一個(gè)直接型實(shí)現(xiàn)，整個(gè)系統(tǒng)函數(shù)作為二階節(jié)的并聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 實(shí)現(xiàn)。②阻帶截頻 ?2/zz wf ? 為阻帶與過(guò)渡帶的邊界點(diǎn)，在該點(diǎn)信號(hào)衰耗下降到規(guī)定的下限。它可由傳遞函數(shù)的分母多項(xiàng)式系數(shù)求得： 0????aa? () 式中 ?a ， 2ja 表示傳遞函數(shù)的分母多項(xiàng) 式系數(shù)。濾波器的應(yīng)用技術(shù)幾乎遍布全球。第五章對(duì)本論文進(jìn)行了總結(jié)和對(duì) IIR濾波器的展 望。 MATLAB 可以進(jìn)行 矩陣 運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶(hù)界面、連接其他編程語(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì) 、信號(hào)處理與通訊、 圖像處理 、 信號(hào)檢測(cè) 、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。簡(jiǎn)單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過(guò)編譯就可以直接運(yùn)行，而且能夠及 時(shí)地報(bào)告出現(xiàn)的錯(cuò)誤及進(jìn)行出錯(cuò)原因分析。 利用 MATLAB 信號(hào)處理工具箱（ Signal Processing Toolbox）快速有效的設(shè)計(jì)由軟件組成的常規(guī)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法。 ⑷控件的 String 屬性：它是對(duì)控件對(duì)象所顯示內(nèi)容的設(shè)置。 GUI 界面設(shè)計(jì)的總結(jié) GUIDE 幫助創(chuàng)建 GUI 圖 創(chuàng)建 GUI 在 Command 里面輸入 GUIDE 或者從菜單里面，或者從快捷按鈕均可進(jìn)入 GUIDE新建并且保存后，會(huì)生成相應(yīng)的 fig 文件和 m 文件，在 Layout 編輯視圖， [11]可以使用如下工具： Layout Editor：布局編輯器； Alignment Tool：對(duì)齊工具； Property Inspector：對(duì)象屬性觀察器； Object Browser：對(duì)象瀏覽器； 長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 Menu Editor：菜單編輯器。 3． axes 函數(shù)：創(chuàng)建坐標(biāo)軸圖形對(duì)象。隨著 MATLAB軟件尤其是 MATLAB 的信號(hào)處理工作箱的不斷完善，不僅數(shù)字濾波器的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)有了可能，而且還可以使設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)化。 常用的兩種方法是脈沖響應(yīng)不變法和雙線(xiàn)性變換法。 [9] 實(shí)現(xiàn)程序如下： clear。 W1p=2*tan(2*pi*fp*T/2)/pi。%直接獲取歸一化低通原型 [bs,as]=lp2lp(bp,ap,Wn*pi*Fs)。plot(T,s) %混頻信號(hào)波形 s=sin(2*pi*500*n*T)+sin(2*pi*7000*n*T)。 ylabel(39。plot(f1,mag1) %混頻信號(hào)頻譜波形 title(39。 axis([0,0,40])。 ylabel(39。plot(f2,mag2) %輸出信號(hào)頻譜波形 title(39。 axis([0,0,40])。按設(shè)計(jì)思路要求當(dāng)輸人數(shù)字濾波器性能指標(biāo)并按下“ butterworth”命令按鈕時(shí)，開(kāi)始在 GUI 上畫(huà)模擬原型濾波器的頻率響應(yīng)以及它在 S 平面的零極點(diǎn)分布，同時(shí)顯示濾波器階數(shù) Ⅳ 、原型濾波器的分子分母多項(xiàng)式系數(shù) b,a； [9]選擇“濾波器類(lèi)型選擇”并按下“確定”按鈕時(shí)應(yīng)畫(huà)出相應(yīng)的數(shù)字濾波器幅頻響應(yīng)曲線(xiàn)及設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器的 分子分母多項(xiàng)式系數(shù) bz,az。, untitled1_OpeningF, ... 39。amp。,39。 end 長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 18 function edit3_Callback(hObject, eventdata, handles) function edit3_CreateF(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit3 (see GCBO) % eventdata reserved to be defined in a future version of MATLAB % handles empty handles not created until after all CreateFs called % Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc set(hObject,39。defaultUicontrolBackgroundColor39。,39。 end function edit5_Callback(hObject, eventdata, handles) function edit5_CreateF(hObject, eventdata, handles) if ispc set(hObject,39。defaultUicontrolBackgroundColor39。BackgroundColor39。按 exit 即可以退出界面。 在本課題研究的過(guò)程中，也遇到了各種各樣的困難：理論轉(zhuǎn)換成實(shí)際成果，是一個(gè)由虛變實(shí)的過(guò)程。在課題的具體研究、開(kāi)展和論文的寫(xiě)作等各個(gè)方面，給予我很多的指導(dǎo)和幫助，對(duì)我的論文的順利完成起著非常重要的作用，也將使我終生受益。theorembased stability constraint ,which is less conservative than the positiverealnessbased stability constraint,is expressed as quadratic inequalities in terms o