2017年西电电院数字信号处理上机实验报告五.docx

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1、数字信号处理上机报告实验五、IIR数字滤波器设计及其网络结构班级： 学号：姓名： 成绩：1实验目的（1）熟悉数字滤波的基本概念、数字滤波器的主要技术指标及其物理意义；（2）掌握巴特沃斯和切比雪夫模拟低通滤波器的设计方法和IIR数字低通滤波器的脉冲响应不变设计法、双线性变换法设计方法。（3）了解模拟和数字滤波器的频率变换、IIR数字滤波器的直接（优化）设计方法；2 实验内容（1）设计计算机程序，根据滤波器的主要技术指标设计IIR数字巴特沃斯和切比雪夫低通、高通、带通和带阻滤波器；（2）绘制滤波器的幅频特性和相频特性曲线，验证滤波器的设计结果是否达到设计指标要求；（3）画出数字滤波器的直接型、级联

2、型、并联型网络结构信号流图。3实验步骤（1）设计相应的八种滤波器的MATLAB程序；（2）画出幅频相频特性曲线；（3）画出信号流图。4程序设计% 巴特沃斯低通wp=0.2;ws=0.35;rp=1;rs=10;N,wc=buttord(wp,ws,rp,rs);B,A=butter(N,wc);w=0:0.001:pi;H,w=freqz(B,A,w);H1=20*log10(abs(H)subplot(2,1,1)plot(w/pi,H1),grid on;xlabel(omega/pi),ylabel(|H(eiomega)|)subplot(2,1,2)plot(w/pi,angle(H

3、)/pi);xlabel(omega/pi),ylabel(phi(omega)/pi)% 巴特沃斯高通wp=0.8;ws=0.6;rp=1;rs=10;N,wc=buttord(wp,ws,rp,rs);B,A=butter(N,wc,high);w=0:0.001:pi;H,w=freqz(B,A,w);H1=20*log10(abs(H);subplot(2,1,1)plot(w/pi,H1),grid on;xlabel(omega/pi),ylabel(|H(eiomega)|)subplot(2,1,2)plot(w/pi,angle(H)/pi);xlabel(omega/pi)

4、,ylabel(phi(omega)/pi)% 巴特沃斯带通wpl=0.4;wpu=0.6;wsl=0.2;wsu=0.8wp=wpl,wpu;ws=wsl,wsu;rp=1;rs=20;N,wc=buttord(wp,ws,rp,rs);B,A=butter(N,wc);w=0:0.001:pi;H,w=freqz(B,A,w);H1=20*log10(abs(H);subplot(2,1,1)plot(w/pi,H1),grid on;xlabel(omega/pi),ylabel(|H(eiomega)|)subplot(2,1,2)plot(w/pi,angle(H)/pi);xlab

5、el(omega/pi),ylabel(phi(omega)/pi)% 巴特沃斯带阻wpl=0.2;wpu=0.8;wsl=0.4;wsu=0.6wp=wpl,wpu;ws=wsl,wsu;rp=1;rs=20;N,wc=buttord(wp,ws,rp,rs);B,A=butter(N,wc,stop);w=0:0.001:pi;H,w=freqz(B,A,w);H1=20*log10(abs(H);subplot(2,1,1)plot(w/pi,H1),grid on;xlabel(omega/pi),ylabel(|H(eiomega)|)subplot(2,1,2)plot(w/pi,

6、angle(H)/pi);xlabel(omega/pi),ylabel(phi(omega)/pi)% 切比雪夫低通wp=0.2;ws=0.5;rp=1;rs=40;N,wpo=cheb1ord(wp,ws,rp,rs);B,A=cheby1(N,rp,wpo);w=0:0.001:pi;H,w=freqz(B,A,w);H1=20*log10(abs(H);subplot(2,1,1)plot(w/pi,H1),grid on;xlabel(omega/pi),ylabel(|H(eiomega)|)subplot(2,1,2)plot(w/pi,angle(H)/pi);xlabel(o

7、mega/pi),ylabel(phi(omega)/pi)% 切比雪夫高通wp=0.7;ws=0.5;rp=1;rs=40;N,wpo=cheb1ord(wp,ws,rp,rs);B,A=cheby1(N,rp,wpo,high);w=0:0.001:pi;H,w=freqz(B,A,w);H1=20*log10(abs(H);subplot(2,1,1)plot(w/pi,H1),grid on;xlabel(omega/pi),ylabel(|H(eiomega)|)subplot(2,1,2)plot(w/pi,angle(H)/pi);xlabel(omega/pi),ylabel(

8、phi(omega)/pi)% 切比雪夫带通wpl=0.4;wpu=0.6;wsl=0.2;wsu=0.8wp=wpl,wpu;ws=wsl,wsu;rp=1;rs=20;N,wpo=cheb1ord(wp,ws,rp,rs);B,A=cheby1(N,rp,wpo);w=0:0.001:pi;H,w=freqz(B,A,w);H1=20*log10(abs(H);subplot(2,1,1)plot(w/pi,H1),grid on;xlabel(omega/pi),ylabel(|H(eiomega)|)subplot(2,1,2)plot(w/pi,angle(H)/pi);xlabel

9、(omega/pi),ylabel(phi(omega)/pi)% 切比雪夫带阻wpl=0.2;wpu=0.8;wsl=0.4;wsu=0.6wp=wpl,wpu;ws=wsl,wsu;rp=1;rs=20;N,wpo=cheb1ord(wp,ws,rp,rs);B,A=cheby1(N,rp,wpo,stop);w=0:0.001:pi;H,w=freqz(B,A,w);H1=20*log10(abs(H);subplot(2,1,1)plot(w/pi,H1),grid on;xlabel(omega/pi),ylabel(|H(eiomega)|)subplot(2,1,2)plot(w

10、/pi,angle(H)/pi);xlabel(omega/pi),ylabel(phi(omega)/pi) 5实验结果及分析（1）巴特沃斯低通W=0.5i时，H=-0.75dB，w=0.35时，H=-10dB，满足要求。其信号流图为：巴特沃斯高通：信号流图巴特沃斯带通：巴特沃斯带阻切比雪夫低通切比雪夫高通切比雪夫带通切比雪夫带阻6总结通过本次试验，我熟悉了数字滤波的基本概念、数字滤波器的主要技术指标及其物理意义，掌握了巴特沃斯和切比雪夫模拟低通滤波器的设计方法和IIR数字低通滤波器的脉冲响应不变设计法、双线性变换法设计方法，了解了模拟和数字滤波器的频率变换、IIR数字滤波器的直接（优化）设计方法。7参考资料史林，赵树杰. 数字信号处理. 北京：科学出版社，2007