【正文】 號(hào)，而數(shù)字濾波器用來處理離散信號(hào)，后者是在前者基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。通過濾波器時(shí)不經(jīng)受衰減或經(jīng)受很小衰減的頻帶稱為通帶，經(jīng)受的衰減超過某一規(guī)定值的頻帶稱為阻帶，位于通帶和阻帶之間的頻帶稱為過渡帶。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 章 緒論 濾波器是一種選頻裝置，它對(duì)某一個(gè)或幾個(gè)頻率范圍 (頻帶 )內(nèi)的電信號(hào)給以很小的衰減，使這部分信號(hào)能夠順利通過。在設(shè)計(jì)一個(gè) IIR數(shù)字濾波器時(shí)，我們根據(jù)指標(biāo)先寫出模擬濾波器的公式，然后通過一定的變換，將模擬濾波器的公式轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器的公式。 IIR 濾波器運(yùn)算結(jié)構(gòu)通常由延時(shí)、乘以系數(shù)和相加等基本運(yùn)算組成，可以組合成直接型、正準(zhǔn)型、級(jí)聯(lián)型、并聯(lián)型四種結(jié)構(gòu)形式，都具有反饋回路。鑒于此，數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。 [1] 數(shù)字濾波在通信、圖像編碼、語音編碼、雷達(dá)等許多領(lǐng)域中有著十分廣泛的應(yīng)用。數(shù)字信號(hào)處理最主要是研究用數(shù)字或符號(hào)的序列來表示信號(hào)波形，并用數(shù)字的方式去處理這些序列，把他們改變成在某種意義上更為有希望的形式，以便估計(jì)信號(hào)的特征參量，或削弱信號(hào)中的多余分量和增強(qiáng)信號(hào)中的有用分量。但是隨著 集成電路 成本的不斷降低，數(shù)位濾波器變得越來越常見并且已經(jīng)成為了如 收音機(jī) 、 蜂窩電話 、 立體聲接收機(jī) 這樣的日常用品的重要組成部分。數(shù)位濾波器的兩個(gè)主要限制條件是它們的 速度 和 成本 。數(shù)位濾波器工作在數(shù)字信號(hào)域，它處理的對(duì)象是經(jīng)由 采樣 器件將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換而得到的數(shù)字信號(hào)。 關(guān)鍵詞 ：濾波、 IIR 數(shù)字濾波器、 MATLAB 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Abstrac The present paper introduces the principle and the filter was filtering the course of development and so on. Focuses on the design method of IIR digital filter. That is the same impulse response method and the bilinear transform method. On this basis, and with the Matlab language IIR digital filter design to create a software simulation platform, the system by the Butterworth filter, Chebyshev filter type Ⅰ , type Ⅱ Chebyshev filters and other ponents, each filter Also includes low pass, high pass, band pass, band stop filter design, the design results from the time domain impulse response graph amplitude spectrum, phase spectrum and the poles and zeros graph, and to test filtering the input audio files can also be modified as the System parameters to analyze the results of filter design, visual image. key words:Filter, IIR digit filter, MATLAB 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 前 言 ............................................................... 5 第 1 章 緒論 ......................................................... 7 濾波器的簡介 ................................................. 7 濾波器的工作原理 ....................................... 7 無限沖擊響應(yīng) IIR 和有限沖擊響應(yīng) FIR 濾波器的特點(diǎn) ......... 9 濾波器及濾波方法的發(fā)展歷程 ................................. 11 數(shù)字濾波器的優(yōu)越性 .......................................... 13 在通用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中安裝加速卡來實(shí)現(xiàn)濾波器 ................. 14 MATLAB 軟件簡介 ............................................. 15 第 2 章 系統(tǒng)分析 .................................................... 18 數(shù)字濾波器的基本概念 ........................................ 18 巴特沃斯濾波器的原理 ................................. 19 脈沖響應(yīng)不變法的基本原理 ............................. 20 雙線性變換法的基本原理 ................................ 20 IIR 濾波器的 MATLAB 實(shí)現(xiàn) .................................... 21 第 3 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) .................................................... 22 IIR 濾波器的設(shè)計(jì) ........................................... 22 基于脈沖響應(yīng)不變法的 IIR 濾波器設(shè)計(jì) .................... 23 基于雙線性 Z變換法的 IIR 濾波器設(shè)計(jì) .................... 26 系統(tǒng)框圖 .................................................. 29 第四章 代碼的編寫 .................................................. 30 巴特沃斯低通與高通的實(shí)現(xiàn)代碼 ............................... 30 巴特沃斯帶通與帶阻實(shí)現(xiàn)代碼 ................................ 30 切比雪夫 1低通與高通的實(shí)現(xiàn)代碼 ............................ 31 切比雪夫 2低通與高通的實(shí)現(xiàn)代碼 ............................ 32 第 5 章 運(yùn)行與調(diào)試 .................................................. 34 運(yùn)行界面 .................................................. 34 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 程序調(diào)試 .................................................. 40 總 結(jié) ............................................................ 41 致 謝 ............................................................ 42 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................ 43 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 前 言 數(shù)字濾波器 是對(duì) 數(shù)字信號(hào) 進(jìn)行 濾波 處理以得到期望的響應(yīng)特性的 離散時(shí)間系統(tǒng) 。即脈沖響應(yīng)不變法和雙線性變換法。青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 本論文首先介紹了濾波器的濾波原理以及 濾波方法發(fā)展歷程等 。重點(diǎn)介紹了IIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法。在此基礎(chǔ)上，用 Matlab 語言對(duì) IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)建立一個(gè)軟件仿真平臺(tái)，系統(tǒng)由巴特沃斯濾波器、切比雪夫 Ⅰ 型濾波器、切比雪夫 Ⅱ 型濾波器等組成 ,每種濾波器也包含低通、高通、帶通、帶阻濾波的設(shè)計(jì)， 設(shè)計(jì)結(jié)果由時(shí)域單位脈沖響應(yīng)圖形幅度譜、相位譜以及極零點(diǎn)圖表示 ， 并輸入音頻文件測(cè)試濾波功能，還 可任意修改各系統(tǒng)參數(shù)以分析研究濾波器設(shè)計(jì)結(jié)果 ， 形象直觀 。作為一種 電子濾波器 ，數(shù)位濾波器與完全工作在 模擬信號(hào) 域的 模擬濾波器不同。 數(shù)位濾波器理論上可以實(shí)現(xiàn)任何可以用數(shù)學(xué) 算法 表示的濾波效果。數(shù)位濾波器不可能比濾波器內(nèi)部的計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度更快。 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。具體來說，犯事有數(shù)字方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波、變換、調(diào)制、解調(diào)、均衡、增強(qiáng)、壓縮、固定、識(shí)別、長生等加工處理，都可納入數(shù)字處理領(lǐng) 域。目前，數(shù)字信號(hào)濾波器的設(shè)計(jì)圖像處理、數(shù)據(jù)壓縮等方面的應(yīng)用取得了令人矚目的進(jìn)展和成就。 IIR 數(shù)字濾波器采用遞歸型結(jié)構(gòu)，即結(jié)構(gòu)上帶有反饋環(huán)路。由于運(yùn)算中的舍入處理，使誤差不斷累積，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生微弱的寄生振蕩 IIR數(shù)字濾波器在設(shè)計(jì)上可以借助成熟的模擬濾波器的成果， 如巴特沃斯、契比雪夫和橢圓濾波器等，有現(xiàn)成的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)或圖表可查，其設(shè)計(jì)工作量比較小，對(duì)計(jì)算工具的要求不高。 本設(shè)計(jì)是利用 Matlab 語言對(duì) IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)建立一個(gè)軟件仿真平臺(tái)，青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)由巴特沃斯濾波器、切比雪夫Ⅰ型濾波器、切比雪夫Ⅱ型濾波器等組成 ,每種濾波器也包含低通、高通、帶通、帶阻濾波的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)結(jié)果由時(shí)域單位脈沖響應(yīng)圖形幅度譜、相位譜以及極零點(diǎn)圖表示，并輸入音頻文件測(cè)試濾波 功能，還可任意修改各系統(tǒng)參數(shù)以分析研究濾波器設(shè)計(jì)結(jié)果，形象直觀。對(duì)其它頻帶內(nèi)的電信號(hào)則給以很大的衰減，從而盡可能地阻止這部分信號(hào)的通過。于是，根據(jù)通帶的不同，濾波器可分為低通濾波器、高通濾 波器、帶通濾波器、帶阻濾波器等。數(shù)字濾波器與模擬濾波器比較，其主要優(yōu)點(diǎn)是精度和穩(wěn)定性高，系統(tǒng)函數(shù)容易改變，因而靈活性高，不存在阻抗匹配問題，便于大規(guī)模集成，可以實(shí)現(xiàn)多維濾波。 主要作用是：讓 有用信號(hào) 盡可能無衰減的通過，對(duì)無用信號(hào)盡可能大的衰減。 利用這個(gè)特性可以將通過濾波器的一個(gè)方波群或復(fù)合噪波，而得到一個(gè)特定頻率的正弦波。 電青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 源 整流器中，即借助此網(wǎng)路濾凈脈動(dòng)直流中的漣波，而獲得比較純凈的直流輸出。所有各型的濾波器，都是集合 L型單節(jié)濾波器而成。在電源及聲頻電路中之濾波器，最通用者為 L 型及π型兩種。 XC=K2 故 L 型濾波器又稱為 K 常數(shù)濾波器。所謂截止頻率，亦即與濾波器有尖銳 諧振 的頻率。每一 m 常數(shù)濾波器的 阻抗 與 K 常數(shù)濾波器之間的關(guān)系，均由 m 常數(shù)決定，此常數(shù)介于 0～ 1之間。最合于實(shí)用的 m值為 。 m 常數(shù)濾波器對(duì)截止頻率的衰減度，決定于共振臂的有效 Q 值之大小。 模擬濾波器的工作原理 : 模擬濾波器可以分為無源和有源濾波器 無源濾波器：這種電路主要有無源元件 R、 L和 C組成。集成運(yùn)放的開環(huán)電壓增益和輸入阻抗均很高，輸出電阻小，構(gòu)成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。 有源濾波器工作原理是 ： 用電流互感器采集直流線路上的電流，經(jīng) A/D 采樣，將所得的電流信號(hào)進(jìn)行諧波分離算法的處理，得到諧波參考信號(hào)，作為 PWM的調(diào)制信號(hào)，與三角波相比，從而得到開關(guān)信號(hào) ，用此開關(guān)信號(hào)去控制 IGBT 單相橋，根據(jù) PWM 技術(shù)的原理，將上下橋臂的開關(guān)信號(hào)反接，就可得到與線上諧波信號(hào)大青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 小相等、方向相反的諧波電流，將線上的諧波電流抵消掉。再將有源濾波器接入點(diǎn)后的線上電流的諧波分量反饋回來，作為調(diào)節(jié)器的輸入，調(diào)整前饋控制的誤差?？刂破饕话愣际菬o功功率為采樣信號(hào)，實(shí)時(shí)采集，實(shí)時(shí)發(fā)送信號(hào)。 數(shù)字濾波器的工作原理 : 數(shù)字濾波器是一個(gè) 離散時(shí)間系統(tǒng) （按預(yù)