【正文】 ss（帶通）濾波器需要定義Fstopl（下阻帶截止頻率）、Fpassl（通帶下限截止頻率）、Fpass2（通帶上限截止頻率）、FStop2 （上阻帶截止頻率），而Lowpass （低通）濾波器只需要定義Fstopl 、Fpass1．采用窗函數(shù)設(shè)計濾波器時，由于過渡帶是由窗函數(shù)的類型和階數(shù)所決定，所以只需定義通帶截止頻率，而不必定義阻帶參數(shù)。 Wagnitude Specifications 選項，可以定義幅值衰減的情況．例如設(shè)計帶通濾波器時，可以定義Wstopl（頻率Fstopl處的幅值衰減）、Wpass（通帶范圍內(nèi)的幅值衰減）、Wstop2（頻率Fstop2處的幅值衰減）.當(dāng)采用窗函數(shù)設(shè)計時，通帶截止頻率處的幅值衰減固定為6db ，所以不必定義。 Window Pecifications 選項，當(dāng)選取采用窗函數(shù)設(shè)計時，該選項可定義，它包含了各種窗函數(shù) IIR濾波器設(shè)計實例 IIR在MATLAB中的設(shè)計本文以一個IIR 濾波器的設(shè)計為例說明如何使用MATLAB 設(shè)計數(shù)字濾波器．要求設(shè)計一個10 階的帶通Chebyshev I濾波器，它的通帶范圍是100 到200Hz ，采樣頻率為l000Hz , Rp = 。本例中，首先在Filter Type 。中選擇Bandpass （帶通濾波器）；在Design Method 選項中選擇IIR ，接著在相鄰的右則選項中選擇Chebyshev I（切比雪夫I 型）；指定Filter Order項中的Specify Order = 10 ；由于采用的是切比雪夫設(shè)計，不必在Options中選擇；然后在Frequency Specifications 中選擇Unit 為Hz , 給出采樣頻率Fs= 1000 ，通帶Fpass1 = 100 和Fpass2 = 200 ；最后在Magnitude specifications 中選擇Unit 為db , Apass = 0 . 5 ．設(shè)置完成后點擊Design Filter 即可得到所設(shè)計的IIR濾波器。通過菜單選項Analysis 可以在特性區(qū)看到所設(shè)計的幅頻響應(yīng)、相頻響應(yīng)、沖激響應(yīng)和零極點配置等特性， 所示．設(shè)計完成后將結(jié)果保存為filter. fda 文件。(a) 幅頻特性 (b)相頻特性 (c)沖擊響應(yīng)圖 濾波器的幅頻、相頻和沖激響應(yīng)（特性區(qū)） 程序的設(shè)計方法在 MATLAB 中，對各種濾波器的設(shè)計都有相應(yīng)的計算振幅、相位和沖激響應(yīng)的函數(shù)，可以用來做濾波器程序設(shè)計。上例IIR濾波器的沖激響應(yīng)可用程序設(shè)計如下：%chebyshev1 bpfn=10。 階數(shù)為10Rp=。 %Wn=[100 200]/500。 [b,a]=cheby1(n,Rp,Wn)。[y,t]=impz(b,a,101)。stem(t,y,’.’)。在MATLAB 環(huán)境下運行該程序即可得到濾波器的時域沖激響應(yīng)。 .3 設(shè)計實例分析由圖4. l ( a )可知，這種濾波器在 100 200z 的通帶范圍內(nèi)是等波紋的，而在阻帶中是單調(diào)的，這是ChebyshevⅠ幅頻特性． ( b )可知，在100200Hz 的范圍內(nèi)相移較小，其曲線近似一條直線，失真較小；當(dāng)頻率超過這一范圍時，相移較大，而且其曲線是非直線的，所以失真也較大． (c)得到了ChebyshevⅠ濾波器的時域沖激響應(yīng)，在5 100mS 有沖激響應(yīng)，超過這一范圍的沖激響應(yīng)近似為零，進而實現(xiàn)了Chebyshev I帶通濾波器的設(shè)計。 Simulink 仿真. 1 Simulink 仿真實例 通過調(diào)用Simulink 中的功能模塊，可以構(gòu)成數(shù)字濾波器的仿真框圖。在仿真過程中，雙擊各功能模塊，隨時改變參數(shù)，獲得不同狀態(tài)下的仿真結(jié)果。例如原始信號，為隨機信號， 。其中仿真過程中可導(dǎo)入FDATool所設(shè)計的濾波器文件。(a) Simulink 仿真圖(b) 原始信號波形(c) 濾波后的信號波形 Simulink仿真結(jié)果 仿真結(jié)果(b)和(c)的波形可知，輸入的原始信號經(jīng)過濾波器后，(b)中的波形毛刺部分（即干擾噪聲）被濾除，輸出的信號更接近正弦波，如(c)中所示波形。由此說明，傳遞函數(shù)為的濾波器的設(shè)計是恰當(dāng)?shù)?。結(jié)論：利用MATLAB 的強大運算功能，基于MATLAB 的信號處理工具箱（Signal Processing Toolbox ）的數(shù)字濾波器設(shè)計法可以快速有效地設(shè)計由軟件組成的常規(guī)數(shù)字濾波器，設(shè)計方便、快捷，大大減輕了設(shè)計工作量．在設(shè)計過程中可以對比濾波器特性，隨時更改參數(shù)，以達到濾波器設(shè)計的最優(yōu)化。利用MATLAB 設(shè)計數(shù)字濾波器在數(shù)字通信系統(tǒng)和計算機領(lǐng)域的信號處理中，有著廣泛的應(yīng)用前景?？?結(jié) 自二十世紀(jì)60年代以來，隨著計算機和信息學(xué)科的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing DSP)技術(shù)應(yīng)運而生并迅速發(fā)展，目前DSP技術(shù)可說是應(yīng)用最快、成效最為顯著的新學(xué)科之一，在語音、雷達、聲納、地震、圖像、通信系統(tǒng)、系統(tǒng)控制、生物醫(yī)學(xué)工程、機械振動、航空航天、故障檢測、自動化儀表等眾多領(lǐng)域都獲得了極其廣泛的應(yīng)用，它有效地推動了眾多工程技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)改造和學(xué)科發(fā)展。因此，數(shù)字信號處理已成為現(xiàn)代信號處理的主要方式。本篇論文是在數(shù)字信號處理基礎(chǔ)上來研究IIR數(shù)字濾波器，主要從三方面對進行了研究。分別是：首先對濾波器分類和結(jié)構(gòu)的了解，以及對數(shù)字濾波器的設(shè)計及其實現(xiàn)；再接著是對內(nèi)插技術(shù)原理的了解及其在數(shù)字濾波器中的應(yīng)用；最后在MATLAB環(huán)境下編程實現(xiàn)數(shù)字濾波器的仿真。從中我得出IIR濾波器有以下優(yōu)點：(1) 從性能上來說，IIR數(shù)字濾波器傳遞函數(shù)包括零點和極點兩組可調(diào)因素，對極點的唯一限制是在單位圓內(nèi)。因此可用較低的階數(shù)獲得高的選擇性，所用的存儲單元少、計算量小、效率高。(2) 從結(jié)構(gòu)上看，IIR濾波器必須采用遞歸結(jié)構(gòu)來配置極點，并保證極點位置在單位圓內(nèi)。(3) 從設(shè)計工具看，IIR濾波器可以借助模擬濾波器的成果，因此一般都有有效的封閉形式的設(shè)計公式可供參考，計算工作量比較小，而且對計算工具的要求不高。綜上所述，IIR濾波器設(shè)計簡單，主要用于設(shè)計具有分段常數(shù)特性的濾波器，如低通、高通、帶通和帶阻等。在MATLAB環(huán)境下，數(shù)字濾波器的設(shè)計已變得非常簡單和高效率，所以IIR濾波器是相對穩(wěn)定的。致 謝在這次論文完成的過程中，非常感謝張會生老師給予我的大力支持和幫助!還有我的指導(dǎo)老師吳萌，沒有他們的熱心幫助和指導(dǎo)，我是不可能這么快這么順利的完成論文。老師的淵博知識，敏銳的思路和實事求是的工作作風(fēng)給我留下了深刻印象，這將使我受益終生，謹(jǐn)此向老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。在完成論文過程中我也學(xué)會了很多論文以外的東西，比如：我對計算機的操作更加熟練、懂得如何更快的搜集資料等的實際操作，最重要的是讓我看到了同學(xué)間的團結(jié)、互相協(xié)作關(guān)系。讓我非常高興！這次經(jīng)歷讓我受益不少，我將以這次的實際經(jīng)驗作為我以后工作的動力，讓我對以后的工作充滿信心。我還要深深地感謝我的父母，毫無怨言默默地供養(yǎng)著我，感謝他們對我無私的愛，對我的學(xué)習(xí)和生活提供了無限的支持。感謝所有曾經(jīng)給予我熱情幫助的人，祝他們永遠幸?？鞓?。參考文獻[1] 宗孔德，1996.[2] 胡廣書，數(shù)字信號處理—理論、1997.[3] 黃勝華，徐佩霞，1989.[4] 龔劍，朱亮，MATLAB入門與提高[M].北京:清華大學(xué)出版社，2000.[5] 陳桂明張明照等，2001.[6] 王樹勛，數(shù)字信號處理基礎(chǔ)及實驗[M].北京:機械下業(yè)出版社，1992.[7] 王曉丹，吳崇明，2000.[8] 薛年喜，:清華人學(xué)出版社，2003.[9] 李勇，2002.[10] 魏巍，MATLAB信息工程工具箱技術(shù)手冊[ M].北京:國防下業(yè)出版社，2004.[11] 姜建國，曹建中，1994.畢業(yè)設(shè)計小結(jié)通過這幾個月對畢業(yè)設(shè)計的完成和對相關(guān)資料的收集, 自我感覺這是一次對我在大學(xué)三年所學(xué)知識的一次總結(jié)和應(yīng)用，我感到受益匪淺。這次我的論文是IIR數(shù)字濾波器及其內(nèi)插技術(shù)，這以前對我是個陌生的東西，我只學(xué)了一點理論知識并不大了解，這次我對濾波器有了比較深刻的認(rèn)識，知道了IIR濾波器的分類、結(jié)構(gòu)、比較及其設(shè)計。這次讓我認(rèn)識并學(xué)會了MATLAB工具箱和畫圖軟件visio 的應(yīng)用，我感到這些知識非常實用。 在完成論文的過程中，我一方面澄清了先前的一些錯誤理解，另一方面也真正的體會到了書本知識轉(zhuǎn)化為實踐時的困難，往往很不起眼的一件事情，說不定就是完成的關(guān)鍵，必須得搞清楚。為了查找相關(guān)的技術(shù)文獻資料，我們上網(wǎng)，去學(xué)校圖書館甚至去其他學(xué)校的圖書館查找資料，雖然辛苦一點，但是令人欣慰的是學(xué)到了書本上學(xué)不到的東西，并且掌握了設(shè)計的一般方法。兩個月的時間很短，我們的能力也有限，很可能我們的設(shè)計存在這樣或那樣的不足，希望各位多多批評斧正。我在這次設(shè)計中學(xué)到了很多東西，我認(rèn)為最大的收獲就是學(xué)會了和別人分工協(xié)作去完成一件事。這次設(shè)計的成功是我和本組同學(xué)團結(jié)協(xié)作的成果。37