IIR数字滤波器的原理、设计与应用

本科毕业设计（论文）题目IIR数字滤波器原理、设计方法和应用系别物理与电子工程学院年级09级专业电子信息工程班级1604091学号160409126学生姓名朱涛指导教师职称论文提交日期2014-9-26常熟理工学院本科毕业设计(论文)诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计(论文)，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本人签名：日期：常熟理工学院本科毕业设计(论文)使用授权说明本人完全了解常熟理工学院有关收集、保留和使用毕业设计(论文)的规定，即：本科生在校期间进行毕业设计(论文)工作的知识产权单位属常熟理工学院。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许毕业设计(论文)被查阅和借阅；学校可以将毕业设计(论文)的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业设计（论文），并且本人电子文档和纸质论文的内容相一致。保密的毕业设计(论文)在解密后遵守此规定。本人签名：日期：导师签名：日期：常熟理工学院毕业设计（论文）IIIR数字滤波器的原理、设计与应用摘要本文首先介绍了数字滤波器的基本结构特点和表示方法，阐述无限冲激响应(IIR)数字滤波器的结构特点，如直接I型、直接II型IIR滤波器以及级联型和并联型IIR滤波器结构，接着介绍IIR滤波器的设计问题，从模拟滤波器设计IIR数字滤波器、利用脉冲响应不变法和双线性变换法设计IIR滤波器，最后利用MATLAB的fadtool工具设计典型的IIR数字滤波器，并通过编程和滤波器函数调用实现多种频率混叠信号的低通、带通、高通滤波和降噪处理，对比结果分析了滤波器的性能。论文从IIR数字滤波器原理、设计到应用思路开展课题工作，通过理论学习和编程操作，加深了对IIR数字滤波器设计和数字信号处理技术的理解，完成了课题任务，实现了课题的目的和意义。关键词：IIR滤波器滤波器设计数字信号处理MATLAB常熟理工学院毕业设计（论文）IIIIRdigitalfilters:Principle,DesignandApplicationAbstractThethesisfirstlyintroducesthebasicstucturecharacteristcsandexpressionmethods,andmainlydescribesthestructurecharactersitcsofIIRdigitalfilters:DirectItyple,DirectIItype,ConcatedtypeandParalleltype.AndthenthedesignmethodofIIRdigitalfiltersbytransferfromanalogfilter,pulseresponseinvariationandbire-linearityinvariationmethodarediscussed,andfinallysometypicalIIRdigitalfiltersusingthefdatoolfunctionofMATLABaredesigned.WewritetheprogramsthatcallfortheseIIRdigitalfilterfunctionstorealizelowpassfiltering,bandpassfiltering,highpassfilteringandnoisereductionofthemultiplefrequencyco-existingsignals,andanalyzetheperformanceoftheIIRfilters.Thethesisconductstheworkformprinciple,designandapplicationinfrastructureofIIRdigitalfilter,throughprinciplestudyandprogrammingpracticedeepenstheunderstudingaboutIIRdigitalfilterdesignanddigitalsignalprocessingtechnology,andfinallyfinishesthetaskofthesisissueandrealizestheaimmeaningofthesisdesign.KeyWords:IIRfilter;filterdesign;digitalsignalprocessing;MATLAB常熟理工学院毕业设计（论文）III目录1引言...........................................................................................................................................11.1国内外发展现状..................................................................................................................11.2IIR数字滤波器的应用.........................................................................................................11.3选题意义..............................................................................................................................21.4本文主要研究内容..............................................................................................................21.5MATLAB软件介绍.............................................................................................................22IIR数字滤波器原理.............................................................................................................32.1数字滤波器的结构与表示方法..........................................................................................32.2无限长单位冲激响应滤波器（IIR）的基本结构.............................................................52.2.1直接I型IIR滤波器.....................................................................................................62.2.2直接II型IIR滤波器....................................................................................................62.2.3级联型结构....................................................................................................................72.2.4并联型结构....................................................................................................................83IIR滤波器的设计................................................................................................................103.1由模拟滤波器设计IIR数字滤波器.................................................................................103.1.1模拟低通滤波器原型..................................................................................................103.1.2巴特沃兹（Butterworth）低通滤波器的设计..........................................................103.1.3切比雪夫（Chebyshev）滤波器的设计....................................................................123.1.4由模拟滤波器设计IIR数字滤波器..........................................................................133.2冲激响应不变法................................................................................................................133.2.1变换原理......................................................................................................................133.2.2混叠失真......................................................................................................................143.3双线性变换法....................................................................................................................154利用MATLAB数字信号处理工具箱设计IIR数字滤波器................................164.1MATLAB滤波器设计分析工具简介...............................................................................164.2IIR型Butterworth滤波器................................................................................................18常熟理工学院毕业设计（论文）IV4.3Che