数字信号处理课程设计(1)MATLAB实现.doc

数字信号处理课程设计(1)MATLAB实现
数字信号处理课程设计报告
选题名称: IIR滤波器分析与设计 系（院）: 计算 机 工 程 学 院 专 业: 通信工程 班 级: 姓 名:学 号: 指导教师:
学年学期: 2010 ~ 2011 学年 第 1 学期
2011 年 01 月 08 日

摘要：
随着社会的进步，数字信号处理技术也在飞跃的发展，作为通信工程的学生要对数字信号有更深一层的理解，本次要做的课程设计就是用MATLAB做滤波器的设计，这次课程设计是检验本学期学习的数字信号处理这门课，加深了对滤波器设计原理以及实现方法的理解。常用的设计低通滤波器的方法有脉冲响应不变法以及双线性法，这两种方法都有各自的优缺点，可以通过编写MATLAB程序观察他们的幅度特性，相位特性，以及更高一层次的就是用自己设计的滤波器来实现数字滤波。现在也有相当成熟的滤波器设计模型，如巴特沃斯，以及切比雪夫滤波器。通过设计界面，编写函数，最终还可以达到可以将自己录制的声音加载到设计的滤波器中，听滤波前后的声音的变化，这种更加直观的感受滤波器的效果的方法，而此次设计的滤波器在现实当中以用也是相当广范的，这也是学习数字信号处理这门课程，以及掌握滤波器设计方法的现实所在。

关键词：数字信号；脉冲响应不变法；双线性法；数字滤波

目 录
1 课题综述......................................................... 1
1.1 课程设计的意义 ........................................................ 1 1.2 课程设计的目的 ........................................................ 1 1.3 课程设计面对的问题以及关键技术 ........................................ 1
2 系统分析......................................................... 2
2.1 整体分析 ............................................................... 2 2.2脉冲响应不变法 ......................................................... 2 2.3双线性变换法的基本原理 ................................................. 3 2.4 巴特沃斯滤波器 ......................................................... 5 2.5 切比雪夫滤波器 ......................................................... 5 2.6 总体设计图 ............................................................. 5
3 代码编写.......................................................... 6
3.1 显示幅度谱函数IIR_DISPMAG() ........................................... 7 3.2 创建滤波器IIR_CREATEFILTER() .......................................... 7 3.3 显示相位谱函数IIR_DISPANGLE() ......................................... 8 3.4 显示零极点图函数IIR_DISPZPLANE() ...................................... 8 3.5 选择波形文件IIR_GETWAVFILE() .......................................... 8 3.6 播放原始文件IIR_PLAYORG ............................................... 9 3.7 播放时滤波后文件IIR_PLAYMOD ........................................... 9

4 代码的运行与调试.................................................. 9 5 软件运行与测试.................................................... 9 总结............................................................... 12 致谢............................................................... 13 参考文献........................................................... 14

设计任务书
课题 名称 IIR滤波器分析与设计 1. 理解并掌握无限脉冲响应数字滤波器（IIR）的机理，分析IIR滤波器的结构特性，观察IIR滤波器的频域特性； 设计 2. 学习IIR数字滤波器的三种典型的设计方法,并观察、比较设计结果； 目的 3. 熟悉IIR数字滤波器的计算机编程； 4. 加深对课堂知识的理解与灵活应用，学习开发资料的收集与整理，学会撰写课程设计报告。 ； 实验 1. 微型电子计算机（PC）环境 2. MATLAB 6.5或Visual C++ 6.0等开发环境。 1. 利用课余时间查阅课题相关资料，深入理解课题含义及设计要求； 2. 在第18周完成预设计，并请指导教师审查，通过后方可进行下一步工作； 任务 3. 按指导书要求设计软件； 要求 4. 要求形成稳定的程序软件，可以运行，方可申请答辩； 5. 结束后，及时提交课程设计报告（含纸质稿、电子稿）。 工作进度计划 序号 1 2 3 4 起止日期 2011.01.03~2011.01.03 工 作 内 容 在预设计的基础上，进一步查阅资料，完善设计方案，形成书面材料。 2011.01.04~2011.01.05 设计总体方案，绘制流程框图，编写代码，上机调试。 2011.01.06~2011.01.07 测试程序，优化代码，增强功能，撰写设计报告。 2011.01.08~2011.01.08 提交软件代码、设计报告，参加答辩，根据教师反馈意见，修改、完善设计报告。 指导教师（签章）： 年 月 日
数字信号处理课程设计报告

1 课题综述
数字滤波器是数字信号处理理论的一部分。数字信号处理主要是研究用数字或符号的序列来表示信号波形，并用数字的方式去处理这些序列，把它们改变成在某种意义上更为有希望的形式，以便估计信号的特征参量，或削弱信号中的多余分量和增强信号中的有用分量。具体来说，凡是用数字方式对信号进行滤波、变换、调制、解调、均衡、增强、压缩、固定、识别、产生等加工处理，都可纳入数字信号处理领域。

1.1 课程设计的意义
《数字信号处理》课程设计是在学生完成数字信号处理和MATLAB的结合后的基本实验以后开设的。本课程设计的目的是为了让学生综合数字信号处理和MATLAB并实现一个较为完整的小型滤波系统。这一点与验证性的基本实验有本质性的区别。开设课程设计环节的主要目的是通过系统设计、软件仿真、程序安排与调试、写实习报告等步骤，使学生初步掌握工程设计的具体步骤和方法，提高分析问题和解决问题的能力，提高实际应用水平。
1.2 课程设计的目的
1. 理解并掌握无限脉冲响应数字滤波器（IIR）的机理，分析IIR滤波器的结构特性，观察IIR滤波器的频域特性；
2. 学习IIR数字滤波器的三种典型的设计方法,并观察、比较设计结果； 3. 熟悉IIR数字滤波器的计算机编程；
4. 加深对课堂知识的理解与灵活应用，学习开发资料的收集与整理，学会撰写课程设计报告。
1.3 课程设计面对的问题以及关键技术
本次课程设计是用MATLAB软件来实现的，所以第一个需要解决的问题就
是如何把自己的思想转化为MATLAB语言，但是在这次的课程设计中要感谢我们的老师，因为他已经将大部分的代码提供给我们了。本次设计的关键技术就是脉冲响应不变法以及双线性法的函数调用以及求极点，零点的Z变换函数调用。
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