IIR数字高通滤波器的设计.docx

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1、目录摘要1第一章 绪论31.1选题的背景及意义41.2设计任务及要求51.3设计内容和研究方法5第二章 数字滤波器72.1 数字滤波器的定义72.2 数字滤波器的分类7第三章IIR数字高通滤波器的设计93.1 数字滤波器的设计原理93.2 IIR数字高通滤波器的设计原理10第四章 三阶IIR数字高通滤波器的实现与仿真214.1 设计步骤214.2 MATLAB编程及仿真结果分析24总结25参考文献26附录28致谢3032IIR数字高通滤波器的设计中文摘要：数字滤波器即为将某一离散时间系统在某种程度上进行转换，具体包括时域离散以及幅度量化等方面，从而改变频谱输出目标所需的有效时间离散信号且具有特

2、定滤波功效的装置。数字滤波器结构一般具体由加法器、乘法系数以及相关的延时器构成，且内部存在一定的反馈回路，结构的形式也是多样化的，其中正准型、并联结构型、直接型以及级联等是较为常见的。也可以将其大致分为FIR和IIR两类。在于传统形式的模拟滤波器进行比较，不仅具备轻质、体积小以及便于集成等优点。较为典型的IIR的代表如切比雪夫以及巴特沃斯滤波器等等，不管什么样式的滤波装置，在其内部都是进行近似运算，这样就会一定的累计误差，严重的时候会出现小幅寄生震荡现象。本文具体结合巴特沃斯模拟滤波器的相关设计方法与理论，再将双线性变换以及响应脉冲法有效引入建立起相关数量滤波器设计的一般性的思想，最后利用MA

3、TLAB软件针对于所设计的滤波器进行相关数据仿真并验证设计的可行性。关键词：IIR滤波器；MATLAB；双线性；脉冲不变响应第一章 绪论1.1 选题的背景及意义背景：在所有技术领域的研究中，将有效信号从带干扰的原始信号中提取出已成为一个重要研究环节。首先要需要对相关采集信号的参数性质进行一定的估计，这也就是所谓的信号处理的功效，也可以根据用户的具体需求实现相应信号的转换。根据相关物理学知识所知，世界中的所有信号的形式都是以光、电、热、磁以及声音等具体形式确切存在的，这些信号的幅度随时间进行变换，这种信号被称为模拟信号，为了便于对信号进行深入的了解和分析，为了实现此目的，可以根据具体需求引进相关

4、信号，比如数字类型的信号，其信号的幅度随着时间进行离散变化。随着电子通信技术的发展，越来越多的数据等待进行发送和接收，这对信号处理系统的实时性提出了更高更好的要求。通过与模拟信号完成相关的比对，可以得出数字类型信号的优势所在，其在灵活性方面以及精度的稳定性均要强于连续型模拟信号。分析、变换、估计、识别的过程。在此过程中需要完成相应的处理，即进行数字滤波以及傅里叶变换，通过有效运用计算机进行辅助处理或者借用相关专门的设备进行完善信号的过程称之为数字类型的信号处理。从当前的工业发展形势来看，数字滤波在某种程度上逐步成为相关领域重点的研究对象，不仅在工业上呈现出这种功效，在家用电器以及生物医学等方面

5、也是不可或缺的环节，涉及面非常的广阔。先前确实存在的形式大多以模拟电路的形式为主，但是在二十一世纪科技高速发展的今天，模拟信号的运用已经不能满足物质精神发展的需要，很多难题单单凭借模拟技术是不能够攻克的，那么就需要将数字信号的合理引入，同时可以避免一些不必要的问题发生。在数字滤波器的设计过程中，需要使一些特定频段的信号实现毫发无损的接收与发送，避免失真的现象发生。还需要对一些信号进行一定程度的抑制，必要的时候进行完全阻隔，这样一来数字滤波即可看成是一种频率选取的电路， 数字滤波器（IRR）对相关信号进行筛选过滤，以及相关参数的评估。当然在具体的设计过程中会始终离不开一些较为高级的编程语言，导致

6、初步接触的设计人员进展效率非常缓慢，也伴随着一些参数不能有效修改的问题，透明化的程度也很模糊，科学技术不断的发展，一大批相关设计辅助软件的出现以上问题就变的九牛一毛，比如matlab的诞生就为数字滤波器的设计提供了广阔的平台，设计人员可以在其软件当中进行虚拟数字化设计以及相关仿真的验证，全面促进了一大批工程领域应用的发展。意义：若想设计出相对完善且适用性强的数字滤波器，必须要熟练掌握脉冲响应不变以及双线性变换的方法及机理，并且能够灵活运用以上两类方法去设计用户所需的滤波器，需要对所设计出的装置进行频谱特性的有效评估，在此基础上再进行相关的仿真验证，倘若理论结果与仿真的实际现象一致才能够在某种意

7、义上认为所设计出的滤波器具有实效性。除此之外，在数字滤波器的设计与分析过程中还能锻炼设计者的软件自学能力，以及相应的编程能力，也可以锻炼将所学的理论知识与实际应用相结合的能力。1.2 设计任务及要求1.2.1 设计任务需要根据两种方法的相互融合去完成IIR高通数字滤波器的相关设计，具体所涉及的方法为双线性变换和脉冲响应不变。相关的技术指标具体包括，通带的截频与衰减的最大程度以及阻带的截频和其最小衰减量，还有满足设计精度的时间采样间隔。最后运用matlab完成相关模型的搭建结合编程语言进行虚拟仿真，得出相应频谱曲线并理论值进行对比分析。1.2.2 设计要求（1） 首先要做的就是查阅资料与文献了解

8、脉冲响应不变法以及双线性变换的基本原理并完成相应公式的推导，从而将以上两种方法有效融合去完成数字滤波器的设计，最终进行相关的数据仿真。（2） 分别对两种设计方法设计出的数字滤波器进行观察比对，分析其各自在频域范围内的特性，最终总结出各自的特点与不足。（3） 通过利用MATLAB进行仿真，生成出所提出的滤波器的幅频特性曲线，再将此结果与理论值进行对比，同时需要对其衰减程度以及相应的带宽进行记录，验证分析能否符合设计指标当中的具体需求。1.3 国内外研究成果在我国的研究中已经发现：倘若根据脉冲响应不变法完成IIR数字高通滤波器的设计，可能会导致频谱混叠失真现象的出现，造成这种现象的原因归咎于在模拟

9、频带的前面就完成了相应的频带变换，如果将频带变换放在数字信号频带中进行则可以消除冲激响应不变法带来的频谱混叠失真问题。，根据巴特沃斯的相关设计方法基于阻带滤波器的设计提出了一种具有高抗混叠失真的具体设计方法，由仿真结果可以看出，采用“数字-数字频带变换”的设计方法能够有效避免混叠现象发生，经相关仿真的验证了该方法的可行性。1.4 设计内容和研究方法1.4.1 设计内容根据具体的设计指标，可以得到确切的通带、阻带截频以及通带最大衰减量，阻带最小衰减，采样间隔，按照以上技术要求，进行高通数字滤波器的设计，并观察其相应的幅频特性曲线。1.4.2研究方法IIR数字滤波器的设计过程：首先进行相关技术指标

10、的转换即转化为模拟指标，再根据现有的模拟滤波器的设计方法进行设计，得出相应的传递函数H(s)，再将所得的传函进行s到z平面的相关映射，最终得到传函关于H（z）的数字滤波器。本文通过参考大量的国内外参考文献，对IIR数字高通滤波器的设计原理及方法进行分析，通过对幅频特性曲线的观察对不同设计方法的优缺点进行了对比。第二章 总结针对于数字滤波器的相关设计进行了全面的国内外相关的文献检索，并对检索结果进行了相应的分析总结，归纳出现有IIR高通型数字滤波器的设计方法，本文通过参考大量的国内外参考文献，对IIR数字高通滤波器的设计原理及方法进行分析，通过对幅频特性曲线的观察对不同设计方法的优缺点进行了对比

11、。在本次的毕业设计当中，是基于相关模拟行滤波器从而进行数字滤波器的设计，可以概括为模拟传函H(S)向数字传递函数H(z)的转化，所进行的脉冲响应在本质上属于冲激响应，在此过程中模拟型相应的频谱限带是要比折叠频率小的，在现实应用过程中严格限带是不可能实现的，因此失真现象是不可避免的，仅限于进行带通、低通形式滤波器的设计。针对于高通型或者阻带型根据双线性变化法就可有效避免混叠失真的出现。除此之外，不仅对所学知识进行了理论与实际相结合的运用，还对相关软件进行自学，比如MATLAB，通过查阅相关书籍以及视频资料，其程序的编写较其他语言更为简单，为确保设计的可行性，完成了所建立的滤波器的仿真验证。在设计

12、过程中不断探索，不断发现问题并解决问题，在更正错误、弥补不足中进步。所以我们应当具有不断探索进步的精神，学习知识并懂得学以致用，在IIR数字高通滤波器的设计过程中，虽然设计并不完美，但是在课程设计过程中学到了很多，使我终身受益。第三章 数字滤波器2.1 数字滤波器的定义数字滤波器可以利用离散时间系统对数字信号中时域离散、幅度量化的信号进行滤波，具有实现信号滤波处理的功能，数字滤波器有精度高、可靠性强、方便集成等优点。数字滤波器可分为有限冲激响应（FIR）数字滤波器和无限冲激响应(IIR) 数字滤波器。IIR滤波器运算结构通常由延时器、乘以系数和加法器等基本运算组成，可以组合为直接型、级联型、并

13、联型、正准型四种结构形式。由于运算中的近似处理，使误差不断累积，有时可能会产生微弱的寄生振荡。 2.2 数字滤波器的分类1数字滤波器根据单位冲击响应的时间特性分类可分为：无限冲激响应数字滤波器（IIR）和有限冲激响应数字滤波器（FIR）。（1）无限冲激响应数字滤波器：无限冲激响应数字滤波器是对单位冲激的输入信号的响应为无限长序列的数字滤波器。（2）有限冲激响应数字滤波器：有限冲激响应数字滤波器的单位冲激响应只含有有限个非零样值的一类滤波器。2.根据频率特性可分为低通数字滤波器、高通数字滤波器、带通数字滤波器、全通滤波器和带阻数字滤波器。（1）低通滤波器：低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过，

14、 但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。（2）高通滤波器：高通滤波器，又称低截止滤波器、低阻滤波器允许高于某一截频的频率通过，而大大衰减较低频率的一种滤波器。 （3）带通滤波器：带通滤波器是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。（4）带阻滤波器：带阻滤波器是指能通过大多数频率分量、但将某些范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带通滤波器的概念相对。（5）全通滤波器：全通滤波器,无衰减传递的输入信号的所有频率成分,但提供输入信号的不同频率可预测的相移。第四章 IIR数字高通滤波器的设计3.1 数字滤波器的设计原理数字滤波器是离散系统中常用的功能器件。在连续系统中使用的模拟滤波器

15、，有成熟的理论和公式，规范的设计参数。由于要完成任务的相似性，数字滤波器可以借助模拟滤波器的理论和设计方法来进行。 3.1.1利用模拟滤波器设计数字滤波器的步骤 利用模拟滤波器来设计数字滤波器，设计步骤主要有三步:（1）明确想要设计的数字滤波器的技术指标、通带截止频率、通带最大衰减、阻带截止频率、阻带最小衰减。（2）将数字滤波器指标转换为模拟滤波器指标，由模拟原型滤波器得到传输函数。（3）将模拟滤波器用一定的方法转换为所需的数字滤波器，实质上为s平面到z平面的变换，由模拟滤波器传输函数H(s)转换为数字滤波器系统函数H(z)。 3.1.2模拟滤波器转换为数字滤波器的方法s平面到z平面的转换方法

16、有脉冲响应不变法和双线性变换法。 脉冲响应不变法：从时域角度模仿冲激响应，由拉普拉斯反变换、采样、z变换一系列变换得到数字 滤波器系统函数。脉冲响应不变法中，模拟角频率/(rad/s) 与模拟频率 (Hz)间为线性关系=2*，=2*。双线性变换法：先压缩再映射，将s平面映射至z平面。但在临界频率点产生畸变。通过将模拟频率预畸变，可使数字滤波器满足要求。3.2 IIR数字高通滤波器的设计原理 数字滤波器是一个离散系统，其系统函数一般可表示为的有理多项式，即 （3-1）当；i=1,2,N都为0时，由式（3-1）所描述的系统称为有限脉冲响应数字滤波器，简称FIR数字滤波器。当系数；i=1,2,N中至

17、少有一个是非0时，式（3-1）描述的系统曾为无线脉冲响应数字滤波器，简称IIR数字滤波器。对于IIR数字滤波器，一般满足MN，这时将系统称为N阶IIR数字滤波器。 在设计数字滤波器时，首先根据具体的滤波成分，确定待设计数字滤波器的技术指标，再求解出满足设计指标的系统函数H(z)。设计方法：先将数字滤波器技术指标转换为对应的模拟滤波器技术指标转换为对应的模拟滤波器技术指标，然后设计满足技术指标的模拟滤波器H（s），再将模拟滤波器H（s）转换为对应的数字滤波器H（z）。在IIR数字滤波器设计中，模拟滤波器设计是基础，模拟滤波器到数字滤波器的转换是核心。而模拟滤波器的设计都是通过设计模拟低通滤波器来

18、实现，比较常用的模拟低通滤波器有Butterworth（巴特沃思）和Chebyshev（切比雪夫）等。将模拟滤波器变换为数字滤波器的主要办法有脉冲响应不变法和双线性变换法。3.2.1模拟低通滤波器设计在设计模拟滤波器时，先将待设计的模拟滤波器技术指标转换为模拟低通滤波器指标，然后设计模拟低通滤波器，再通过频率变换将模拟低通滤波器转换为所需的滤波器。因此，模拟低通滤波器的设计是模拟滤波器设计的基础。一 Butterworth模拟低通滤波器Butterworth模拟低通滤波器简称BW型低通滤波器，其幅度相应的模方定义为 （3-2） 式（3-2）中N为滤波器阶数，为滤波器的3dB截止频率，即。当=1

19、时，Butterworth模拟低通滤波器称为归一化的Butterworth模拟低通滤波器。Butterworth模拟低通滤波器的幅度相应具有以下特性：（1）。（2）由于 ,所以幅度相应随着的增加单调下降。（3）在=0处从1到2N-1阶导数为0，即在=0具有最大平坦性。所以Butterworth模拟低通滤波器也被称为=0处具有最大平坦性的滤波器。BW型低通滤波器的设计的基本思路是根据给定技术指标，确定中的N和，获得带着几滤波器幅度相应的模方，再由求出滤波器的系统函数H(s)。一般地，Butterworth模拟低通滤波器的设计步骤为：（1） 由滤波器的设计指标、和确定滤波器的阶数。（2） 由确定。

20、（3） 由计算s左半平面的N 个极点。（4） 由式确定滤波器的系统函数H（s）。在工程中，为了设计简便，根据滤波器阶数N将归一化（=1）BW型低通滤波器的系统函数H（s）的分母列成表。在设计BW型低通滤波器时，根据待设计滤波器指标确定出N和后，由N查表得到诡异狐BW型低通滤波器的HL0（s）,再利用 （3-3）既可得到为任意阶的Butterworth模拟低通滤波器。（一）Chebyshev模拟低通滤波器Butterworth模拟低通滤波器的幅度相应，无论在通带还是阻带都随频率而单调变化，因而设计出的滤波器在通带和阻带内都存在许多裕量，若能够将设计指标的精度均匀第分布在通带或阻带内，或同事均匀分

21、布在通带和阻带内，则可以降低滤波器的阶数。这种精度均匀分布的滤波器可通过选择具有等波纹特性的逼近函数来完成。Chebyshev模拟低通滤波器的幅度相应在一个频带中具有等波纹特性。Chebyshev I型模拟低通滤波器的幅度相应在通带内是等波纹的，在阻带单调下降。Chebyshev II型模拟低通滤波器的幅度相应在通带单调下降，而在阻带是等波纹的。（二）Chebyshev I型模拟低通滤波器Chebyshev I型模拟低通滤波器简称CB I型模拟低通滤波器，其幅度相应的模方为 （3-4）其中N是滤波器阶数，和是滤波器的参数，CN（x）是N阶Chebyshev 多项式，定义为 （3-5）CB I型

22、模拟低通滤波器的幅度相应具有以下特性：（1）在=0时的值为 （3-6）（2）当0时，在最小值1/(1+2)和最大值1 时间等幅度波动。参数控制了滤波器幅度相应在通带波动的大小。（3）当时，单调下降。N越大，下降速度越快。所以CB I型模拟低通滤波器阻带衰减主要由N确定。总结：CB I型低通滤波器的设计步骤如下：（1）由通带截频确定 = （3-7）（2） 由通带衰减Ap确定 （3-8）（3）确定和后，根据阻带衰减可求出阶数N为 （3-9）（4）由模方求滤波器的极点。采用与BW型模拟低通滤波器极点计算相同的方法，可求出使CB I型模拟低通滤波器稳定的极点为（3-10）其中 （5）由极点确定系统函数

23、H（s） （3-11）式中H0是使所设计的滤波器的在=0时的值满足式，其取值为 （3-12） 工程中根据滤波器阶数N和通带衰减将归一化Chebyshev多项式列成表，在设计Chebyshev模拟低通滤波器时，根据待设计滤波器指标确定出N后，由N和查表得到归一化Chebyshev模拟低通滤波器的HL0(s),再由 利用得到待设计的Chebyshev模拟低通滤波器的H（s）。3.2.2 模拟域频率变换若需要设计高通、带通、带阻等其他类型的模拟滤波器，了通过频率变换的方法实现，设计过程如图所示。图（）首先通过频率变换将模拟非低通滤波器的技术指标转换为模拟低通滤波器技术指标，通过BW型、CB型模拟低通

24、滤波器设计元型低通滤波器，然后通过频率变换将原型低通滤波器的系统函数转换为对应的模拟滤波器系统函数。 在将原型低通滤波器转换为模拟高通、带通、带阻滤波器时，需要建立s域到s域的映射关系，即复频率变换。 复频率变换应满足两个条件：（1） 若原型低通滤波器的是有理函数，则变换后的模拟滤波器也是有理函数。（2） 变换后的模拟滤波器仍是稳定的，即s的左半平面必须映射到s的左半平面，s的右半平面必须映射到s的右半平面，虚轴jw必须映射到虚轴jw。频率变换（1） 原型低通到高通的变换为 （3-13）由于低通到高通的变换为一阶的有理函数，所以变换后得到的高通滤波器和原型滤波器 具有相同的阶数。 将和带入式（

25、3-13），可得低通到高通变换的频率对应关系为，由于物理可实现滤波器的系统函数为实系数，其幅度相应具有偶对称特性，故低通到高通变换的频率对应关系可表示为 （3-14）（2） 原型低通到带通的变换为 （3-15）其中B和 定义为 （3-16）即B是低通滤波器的通带宽度，是带通滤波器的中心频率。由于低通到带通的变换为二阶有理函数，所以变换后所得带通滤波器 阶数是原型滤波器阶数的2倍。 将 代入式（3-15）中，可得低通和带通滤波器的频率对应关系为 （3-17）（3） 原型低通到带阻的变换为 （3-18） 其中B和定义为 即B是带阻滤波器的阻带宽度，是带阻滤波器的中心频率。将 带入式（3-18）中，

26、可得低通和带阻滤波器的频率对应关系为 （3-19）由于原型低通到带通的频率变换与原型到低通带阻的频率变换互为倒数，故原型低通在和时的通带截频将分别映射为带阻滤波器的阻带的上截频 和下截频 ，原型低通在和时的阻带截频将分别映射为带阻滤波器的两个通带截频和。3.2.3 脉冲响应不变法和双线性不变法（一）脉冲响应不变法脉冲响应不变法是一种将模拟滤波器转换为数字滤波器的基本方法。它通过对模拟滤波器的单位冲激响应h(t)等间隔抽样来获得对应数字滤波器的单位脉冲响应hk，即 （3-20）其中T是抽样间隔。若已知模拟滤波器的系统函数H（s），则利用脉冲响应不变法将H（s）变换为数字滤波器的系统函数H（z），

27、如图 所示，即先对H（s）进行拉普拉斯变换获得h（t），再对h（t）进行等间隔抽样，再对h（t）等间隔抽样得到hk，最后计算hk的z变换得到H（z）。利用脉冲响应不变法将H（s）变换为H（z） 利用脉冲响应不变法设计通带截频、通带衰减、阻带截频、阻带衰减的数字滤波器的设计步骤：（1）将数字滤波器的技术指标转换为模拟滤波器的技术指标。利用模拟频率和数字频率的关系 （3-21）将数字滤波器的频率指标转换为模拟滤波器的频率指标。式（3-21）只对模拟和数字滤波器的衰减响应的横坐标频率轴进行变换，而对纵坐标衰减幅度没有影响，所以转换后的模拟滤波器的通带衰减和阻带衰减与数字滤波器相同。（2）设计通带截频

28、、通带衰减、阻带截频、阻带衰减的模拟滤波器的H（s）。模拟滤波器可以通过BW型、CB I型低通滤波器设计。（3）利用脉冲响应不变法将模拟滤波器的H（s）转换为数字滤波器的H（z）。（二）双线性变换法由于实际模拟滤波器都满足带限条件，脉冲响应不变法所涉及的数字滤波器不可避免地存在频谱混叠。双线性变换法的基本思想是先将非带限的模拟滤波器映射为最高频率为的带限模拟滤波器，然后再将模拟滤波器转换为数字滤波器。因此双线性变换法是一种能克服脉冲响应不变法频谱混叠的数字滤波器设计方法，是一种常用的IIR滤波器设计方法。 双线性变换法的基本思想是：先将模拟滤波器转换为数字滤波器时，不是直接从s域到z域，而是先

29、将非带限的 映射为带限的,再通过脉冲响应不变法将域映射到z域，即。从频域来看，模拟频率与数字频率的关系需要通过建立，即。先将无线范围内取值的映射在范围内取值的，再由建立模拟频率与数字频率之间的关系。将映射为可以采用反正切函数来实现，即 （3-22） 由于，根据式（3-22）可得由模拟频率计算数字频率的关系式为 （3-23）根据式（3-23）可由数字频率得到相应的模拟频率的关系式为 （3-24）根据式（3-24）可建立s域到z域的映射关系。令可得s平面和z平面的映射关系为 （3-25）由式（3-25）求解z可得 （3-26）式（3-25）和（3-26）称为双线性变换。利用双线性变换法设计通带截频

30、、通带衰减、阻带截频、阻带衰减的数字滤波器的设计步骤：（1） 由式（3-24）将数字滤波器的频率指标转换为模拟滤波器的频率指标。（2） 设计通带截频、通带衰减、阻带截频、阻带衰减的模拟滤波器H（s）（3） 利用双线性变换将模拟滤波器H（s）转换为数字滤波器H（z）。 （3-27）第五章 三阶IIR数字高通滤波器的实现与仿真4.1 设计步骤4.1.1脉冲响应不变法设计步骤设计一个满足通带截止频率=0.5rad，通带最大衰减=1 dB，阻带截止频率 =0.25rad，阻带最小衰减=10dB指标的数字高通滤波器。（1） 将数字滤波器的技术指标转换为模拟滤波器的技术指标取T=1 利用模拟频率和数字频率

31、的关系，模拟滤波器的频率指标为 ，由频率变换将模拟高通滤波器的频率指标变换为原型低通滤波器的频率指标，取=1，有，（2）设计满足， , 的模拟低通滤波器由式和计算N和 得N=3，=2.5597由N和可得BW型模拟低通滤波器的系统函数H（s）为 （3）利用复频率变换将的H（s）转原型低通滤波器转换为模拟高通滤波器的H(s) （4） 利用脉冲响应不变法将模拟滤波器的H（s）转换为数字滤波器的H（z）对H（s）做部分式展开，对展开式中的每一项应用式 可得 4.1.2双线性变换法设计步骤（1）由式（3.22）将数字滤波器的频率指标转换为模拟滤波器的频率指标。 取T=20.5rad =0.25rad将模

32、拟高通滤波器的转换为模拟低通滤波器的技术指标，（2） 设计满足， , 的模拟滤波器。由式和计算N和 得N=3，=2.5597由N和可得BW型模拟低通滤波器的系统函数H（s）为 （3）利用双线性变换将模拟滤波器H(s)转换为数字滤波器H（z） 4.2 MATLAB编程及仿真结果分析4.2.1脉冲响应不变法设计一个满足通带截止频率=0.5rad，通带最大衰减=1 dB，阻带截止频率 =0.25rad，阻带最小衰减=10dB指标的数字高通滤波器。程序见附录仿真分析4.2.2双线性变换法设计一个满足通带截止频率，通带最大衰减=1 dB，阻带截止频率，阻带最小衰减=10dB指标的数字高通滤波器。程序见附

33、录仿真分析总结本文通过参考大量的国内外参考文献，对IIR数字高通滤波器的设计原理及方法进行分析，通过对幅频特性曲线的观察对不同设计方法的优缺点进行了对比。在本次设计中，采用模拟滤波器设计数字滤波器，就是将设计的模拟滤波器系统函数H(S)转换为数字滤波器的系统函数H(z)。由于脉冲响应是冲激响应的采样，要求模拟滤波器的频谱限带小于折叠频率，而实际的滤波器不可能是严格限带，所以采用脉冲响应不变法设计的滤波器不可避免地会产生混叠失真，此方法适合低通、带通滤波器的设计，不适合高通、带阻滤波器的设计。双线性变换法能够解决脉冲响应不变法的混叠失真问题。它是一种简单的代数映射关系。通过本次IIR数字高通滤波

34、器的设计，让我对之前所学到的知识有了更多的理解，在设计的过程中，对MATLAB软件的功能有了充分的认识，发现MATLAB具有相当强大的矩阵运算和操作功能，其程序的编写较其他语言更为简单。在设计过程中不断探索，不断发现问题并解决问题，在更正错误、弥补不足中进步。所以我们应当具有不断探索进步的精神，学习知识并懂得学以致用，在IIR数字高通滤波器的设计过程中，虽然设计并不完美，但是在课程设计过程中学到了很多，使我终身受益。参考文献1基于惯导和无时延滤波器的舰船升沉测量J. 严恭敏,苏幸君,翁浚,秦永元.导航定位学报. 2016(02) 2IIR数字滤波器的研究与设计J. 黄丽薇,郑英,王迷迷,张立珍

35、.信息技术. 2015(09) 3激光陀螺捷联惯导垂向通道测量研究J. 李德彪.光学与光电技术. 2012(03) 4基于惯导解算的舰船升沉测量技术J. 孙伟,孙枫.仪器仪表学报. 2012(01) 5基于机器视觉的船舶升沉检测方法J. 邹木春,曾应坚.自动化与信息工程. 2010(03) 6基于Matlab的船载平台式惯导系统误差分析J. 宋海军,吴兴存,宫萍.现代防御技术. 2010(01) 7船用捷联惯性导航系统研究J. 陈建国,邵云生,彭会斌.船舶. 2009(04) 8波浪运动补偿平台广义升沉位移的实时预报J. 魏栋,叶家玮,吴晞.舰船科学技术. 2009(02) 9基于MATLAB

36、的IIR数字滤波器的设计技术J. 王冬,王华.应用能源技术. 2006(03) 10捷联惯性导航系统的误差分析J. 周雪梅,吴简彤,何昆鹏,原金升.声学与电子工程. 2003(01) 致谢值此毕业论文完成之际，我对很多人怀抱着衷心的感激。尤其要强烈感谢我的论文指导老师冯俊辉老师,他对我进行了无私的指导和帮助,不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。冯老师严谨的治学态度、渊博的学术知识、诲人不倦的敬业精神以及宽容的待人风范使我获益颇多。另外,在校图书馆查找资料的时候,图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最衷心的感谢!其次,感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献,如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发,我将很难完成本篇论文的写作。最后,感谢我的爸爸妈妈,焉得谖草,言树之背,养育之恩,无以回报,你们永远健康快乐是我最大的心愿;感谢我的同学和朋友,在我写论文的过程中给予了我很多论文素材,还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限,所写论文难免有不足之处,恳请各位老师和学友批评和指正!