【正文】 link兩大部分。第五章對本論文進行了總結(jié)和對IIR濾波器的展望。研究的重點和難點都集中于源程序。首先要明確IIR濾波器的基本原理，IIR濾波器在本質(zhì)上無限沖擊響應，必須要用逼近的方法來實現(xiàn)。 課題研究方法本課題主要內(nèi)容是在研究分析IIR濾波器的原理的基礎(chǔ)上，詳細介紹IIR濾波器的MATLAB軟件仿真,然后用GUI設計一個用戶界面。濾波器的應用技術(shù)幾乎遍布全球。最近十幾年以來，在世界通信領(lǐng)域，數(shù)字信號處理的技術(shù)發(fā)展特別快，是在經(jīng)濟領(lǐng)域內(nèi)掀起了一股通信熱潮。該靈敏度與測量儀器或電路系統(tǒng)靈敏度概念不同，該靈敏度越小，標志著電路容錯能力越強，穩(wěn)定性也越高。 d靈敏度[4] 濾波電路由許多元件構(gòu)成，每個元件參數(shù)值的變化都會影響濾波器的性能。它可由傳遞函數(shù)的分母多項式系數(shù)求得： ()式中，表示傳遞函數(shù)的分母多項式系數(shù)。③通帶增益變化量△指通帶內(nèi)各點增益的最大變化量，如果△以dB為單位，則指增益dB值的變化量。①對低通濾波器通帶增益一般指ω=0時的增益；高通指ω→∞時的增益；帶通則指中心頻率處的增益。④當電路沒有損耗時，固有頻率，就是其諧振頻率，復雜電路往往有多個固有頻率。②阻帶截頻為阻帶與過渡帶的邊界點，在該點信號衰耗下降到規(guī)定的下限。理想濾波器的特性只需用截止頻率描述，而實際濾波器的特性曲線無明顯的轉(zhuǎn)折點，兩截止頻率之間的幅頻特性也非常數(shù)，故需用更多參數(shù)來描述。當然，希望過渡帶越窄越好，也就是希望對通帶外的頻率成分衰減得越快、越多越好。在通帶和阻帶之間存在一個過渡帶。③.并聯(lián)型：將系統(tǒng)函數(shù)H(z)因式分解為雙二階之和，每個雙二階用一個直接型實現(xiàn)，整個系統(tǒng)函數(shù)作為二階節(jié)的并聯(lián)網(wǎng)絡實現(xiàn)。下面從幾個方面分別介紹IIR濾波器：1 IIR數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)：①.直接型：按給出的差分方程直接實現(xiàn)。嚴格的講，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)。濾波器是一種特別重要的線性時不變系統(tǒng)。IIR數(shù)字濾波器具有無限寬的沖激響應，與模擬濾波器相匹配。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)字濾波器設計一直是信號處理領(lǐng)域的重要研究課題。數(shù)字濾波器還可根據(jù)不同原理編制專門的程序，對采集的信號進行特殊的計算來濾除特定頻率的信號。 IIR濾波器簡介首先認識濾波器的原理：數(shù)字濾波器的原理有多種，取平均值是其中的一種。給出了使用MATLAB語言進行程序設計和利用信號處理工具箱的GUI工具進行界面設計的詳細步驟。傳統(tǒng)的數(shù)字濾波器的設計過程復雜，計算工作量大，濾波特性調(diào)整困難，影響了它的應用。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。此設計擴展性好，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)。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。長　沙　學　院 CHANGSHA UNIVERSITY畢業(yè)設計（論文）資料設計（論文）題目： IIR濾波器的設計與實現(xiàn) 　　 系　　　　部：專 業(yè)：學 生 姓 名：班 級：學號 2005043216 指導教師姓名：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)設計（論文）課題任務書二、 本科畢業(yè)設計（論文）開題報告三、 本科畢業(yè)設計（論文）中期報告四、 畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱表五、 畢業(yè)設計（論文）評閱教師評閱表六、 畢業(yè)設計（論文）答辯評審表 2009 屆本科生畢業(yè)設計（論文）資料第一部分 畢業(yè)論文　　（2009屆）　　本科生畢業(yè)論文IIR濾波器的設計與實現(xiàn)系　　　　部： 電子與通信工程系 專 業(yè)： 通 信 工 程 學 生 姓 名： 何 雙 喜 班 級： 05通信2 學號 2005043216 指導教師姓名： 劉光燦 職稱 教 授 王路露 職稱 助 教 最終評定成績 2009 年 6月 長沙學院本科生論文IIR濾波器的設計與實現(xiàn)系 （部）：電子與通信工程系專 業(yè)：通 信 工 程 學 號：2005043216 學生姓名：何 雙 喜 指導教師：劉 光 燦 教 授 王 路 露 助 教 2009年 6月 長沙學院畢業(yè)設計(論文) 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用。本文研究了IIR數(shù)字濾波器的常用設計方法，即沖激響應不變法和雙線性變換法。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)。關(guān)鍵詞：IIR數(shù)字濾波器，MATLAB，GUIABSTRACTIIR 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目 錄摘 要 IABSTRACT 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 3 課題研究方法 3 論文結(jié)構(gòu)及研究內(nèi)容 3第2 章 IIR濾波器設計相關(guān)工具和技術(shù) 4（MATLAB） 4 MATLAB的GUI工具 5 GUI界面設計的總結(jié)： 6 6 使用控件 7 CallBack 7 8第3章 IIR濾波器的設計過程 10 兩種常用的設計IIR低通濾波器方法 10 10 雙線性變換法 11 利用MATLAB設計巴特沃斯IIR低通濾波器 12 用GUI設計用戶界面 13第四章 IIR濾波器的具體實現(xiàn) 18 仿真結(jié)果 18 結(jié)果分析 21結(jié) 論 22參考文獻 23致 謝 24III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。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用中都很廣泛。本文介紹了一種利用MATLAB信號處理工具箱（Signal Processing Toolbox）快速有效的設計由軟件組成的常規(guī)數(shù)字濾波器的設計方法。利用MATLAB設計濾波器，可以隨時對比設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，有利于濾波器設計的最優(yōu)化。取平均值就是濾除任何有具有頻率的變化分量的信號。 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。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，得到了廣泛應用。所以IIR濾波器的設計可以采取在模擬濾波器設計的基礎(chǔ)上進一步變換的方法[5]。從廣義上講，任何對某些頻率（相對于其他頻率來說）進行修正的系統(tǒng)稱為濾波器。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)，濾波器的功能實現(xiàn)實際上是通過大量的加法運算和乘法運算完成的。②.級聯(lián)型：將系統(tǒng)函數(shù)H(z)因式分解為較低的二階節(jié)的乘積，每個雙二階用一個直接型實現(xiàn)，整個系統(tǒng)用雙二階的級聯(lián)實現(xiàn)。⑵ 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)對IIR數(shù)字濾波器的差分方程的一般形式 （）兩邊同時進行雙邊z變換得： （）得IIR數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)： （）⑶ IIR數(shù)字濾波器的分類：： 濾波器分類⑷濾波器的參數(shù)理想濾波器是不存在的，在實際濾波器的幅頻特性圖中，通帶和阻帶之間應沒有嚴格的界限。在過渡帶內(nèi)的頻率成分不會被完全抑制，只會受到不同程度的衰減[8]。因此，在設計實際濾波器時，總是通過各種方法使其盡量逼近理想濾波器。 濾波器的頻率參數(shù)主要有：①通帶截頻為通帶與過渡帶的邊界點，在該點信號增益下降到規(guī)定的下限。③轉(zhuǎn)折頻率為信號功率衰減到1/2(約3dB)時的頻率，在很多情況下，也常以作為通帶或阻帶截頻。 [7] 濾波器在通帶內(nèi)的增益并非常數(shù)。②對帶阻濾波器，應給出阻帶衰耗，衰耗定義為增益的倒數(shù)。 阻尼系數(shù)α是表征濾波器對角頻率為信號的阻尼作用，是濾波器中表示能量衰耗的一項指標，它是與傳遞函數(shù)的極點實部大小相關(guān)的一項系數(shù)。α的倒數(shù)Q=1/α稱為品質(zhì)因數(shù)，是評價帶通與帶阻濾波器頻率選擇特性的一個重要指標，Q為： ()式中△的為帶通或帶阻濾波器的3dB帶寬，為中心頻率，在很多情況下中心頻率與固有頻率y相等。濾波器某一性能指標對某一元件參數(shù)變化的靈敏度記作，定義為：= 靈敏度是濾波電路設計中的一個重要參數(shù)，可以用來分析元件實際值偏離設計值時，電路實際性能與設計性能的偏差程度；也可以用來估計在使用過程中元件參數(shù)值變化時，電路性能變化情況。 IIR濾波器的研究意義研究IIR濾波器，其意義非常重大，也很必要。各個國家都在打信息戰(zhàn)，比較典型的一個列子就是美國和日本大力發(fā)展的通信技術(shù)，逐漸向任何人任何地點都可以相互通信，這都依賴于信號處理技術(shù)，而濾波器是作為信息處理的一個重要的指標，尤其有很重大的意義。它們應用于傳真、調(diào)制解調(diào)器、蜂窩電話，聲音、語言處理，語音識別等領(lǐng)域；應用于網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)、無線通信、機頂盒、視頻和影像產(chǎn)品等領(lǐng)域；應用于雷達聲納、地震勘測等領(lǐng)域；應用于工業(yè)制造、電力系統(tǒng)、自動化等領(lǐng)域。這樣一個IIR濾波器就得到了從軟件得到了實現(xiàn)。然后詳細掌握MTLAB和GUI設計思路，根據(jù)各個函數(shù)的功能，編寫相應的源程序，實現(xiàn)IIR濾波器過程仿真。 論文結(jié)構(gòu)及主要工作第一章 對IIR濾波器進行了簡單的介紹，討論了研究的背景、國內(nèi)外研究情況，并概要的說明了IIR濾波器的意義和課題研究方法；第二章對IIR濾波器的原理以及簡單介紹MATLAB的發(fā)展，并對其在應用方面的應用做了具體的表述；第三章主要對IIR濾波器系統(tǒng)的概述，包括MATLAB設計和GUI界面設計，第四章主要是該系統(tǒng)的運行結(jié)果與分析。本文的主要工作為：通過對IIR濾波器的仿真軟件的以及人機交互界面的設計，學會設計和實現(xiàn)IIR濾波器。使用 MATLAB，可以使用傳