实验三IIR数字滤波器的Matlab设计与实现

数字信号处理实验报告实验三：IIR数字滤波器的Matlab设计与实现实验人：++++学号：090802012指导教师：谢晓春实验日期：2012年月日实验地点：6-602实验预习实验操作实验报告实验成绩数字信号处理实验报告实验一相关运算和FFT的Matlab实现与应用1实验操作记录实验步骤完成情况签字确认实验数据的生成与显示滤波器设计滤波器的实现扩展实验数字信号处理实验报告实验一相关运算和FFT的Matlab实现与应用2实验要求一、实验内容利用滤波器设计分析工具FDATool设计IIR滤波器，并利用该滤波器进行滤波。二、实验目的1、掌握滤波器设计分析工具FDATool的使用方法；2、掌握在Matlab环境下IIR滤波器的设计与性能分析；3、掌握在Matlab环境下IIR滤波器的实现与滤波质量评价方法。三、实验步骤1、产生一个采样频率fs=1KHz的数字信号，信号采集时间为0s到2s，信号含有三个标准频率（分别为50Hz，100Hz，150Hz）的sin信号。2、利用FDATool设计一个带阻滤波器，设计要求为：滤波后滤除100Hz，保留50Hz和150Hz的信号。2.1记录滤波器设计指标和设计结果；2.2分析滤波器的幅频特性和相频特性；2.3利用得到的滤波器对信号进行滤波，比较滤波前后的信噪比。3、如果数字信号含有四个标准频率（分别为50Hz，100Hz，150Hz，200Hz）的sin信号，设计要求:滤波后滤除100Hz和200Hz的信号，保留50Hz和150Hz的信号。请重新完成2、3的设计。四、相关说明1、数字信号各频率分量的幅度均为1；2、信噪比SNR的定义：给定信号x[n],经过滤波后得到y[n])])[][(][(log10121210NnNnnynxnxSNR其中N是信号的长度。3、实验中涉及到的matlab指令有滤波器传递函数：sos2tf;滤波指令：filter;常用对数：log10。数字信号处理实验报告实验一相关运算和FFT的Matlab实现与应用3实验结果一、实验数据的生成与显示（时域波形、傅里叶分析结果）00.20.40.60.811.21.41.61.82-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5信号含有三个标准频率（分别为50Hz，100Hz，150Hz）的sin信号tsin-500-400-300-200-10001002003004005000100200300400500600700800900100000.20.40.60.811.21.41.61.82-3-2-10123数字信号处理实验报告实验一相关运算和FFT的Matlab实现与应用4-500-400-300-200-1000100200300400500020040060080010001200140016001800二、滤波器设计1、滤波器技术指标2、滤波器设计结果（滤波器结构与系数）数字信号处理实验报告实验一相关运算和FFT的Matlab实现与应用53、滤波器性能（幅频曲线与相频曲线）050100150200250300350400450-50-40-30-20-10010Frequency(Hz)Magnitude(dB)MagnitudeResponse(dB)050100150200250300350400450-10-50510Frequency(Hz)Phase(radians)PhaseResponse三、滤波器的实现1、滤波后数据（时域波形、傅里叶分析结果）数字信号处理实验报告实验一相关运算和FFT的Matlab实现与应用600.20.40.60.811.21.41.61.82-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5信号含有三个标准频率（分别为50Hz，100Hz，150Hz）的sin信号tsin-500-400-300-200-10001002003004005000100200300400500600700800900100000.20.40.60.811.21.41.61.82-3-2-10123数字信号处理实验报告实验一相关运算和FFT的Matlab实现与应用7-500-400-300-200-10001002003004005000200400600800100012001400160018002、滤波质量评价滤波后的信噪比E_x=1000.0000滤波前的信噪比SNR_x=33.0103显然滤波后的信噪比比滤波前的信噪比高很多，主要原因是因为干扰信号的滤除。四、实验总结本次实验主要是对IIR滤波器的设计，通过一个实例来练习对滤波器的应用。滤波器的参数设计以及信噪比的分析，应用性很大。