数字信号处理课程设计--双线性变换法设计数字高通滤器

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1、 数字信号处理课程设计报告数字信号处理课程设计报告 题题 目目 双线性变换法设计数字高通滤器 学学 院院 信息工程学院 专专 业业 通信工程 班班 级级 1004 学学 号号 学生姓名学生姓名 指导教师指导教师 二二 0 一二年十二月一二年十二月 目录目录 一一 前言前言 1 二二 课程设计的目的和意义课程设计的目的和意义 2 三三 课程设计题目课程设计题目描述及要求描述及要求 2 四四 详细设计过程详细设计过程 2 1.1.设计思想设计思想 . 2 2. 2. 设计原理设计原理 3 2.1 2.1 巴特沃斯型滤波器原理巴特沃斯型滤波器原理 3 2.2 2.2 双线性变换法原理双线性变换法原理

2、 6 3. 3. 设计过程设计过程 7 3.13.1 巴特沃斯模拟滤波器的设计巴特沃斯模拟滤波器的设计 7 3.23.2 巴特沃斯模拟滤波器转变为数字高通滤巴特沃斯模拟滤波器转变为数字高通滤波器波器 7 五五 总结总结 . 10 1.1.设计过程中遇到的问题及解决办法设计过程中遇到的问题及解决办法 10 2.2.总结与体会总结与体会 10 参考文献参考文献 . 11 数字信号处理课程设计 第 1 页 一一 前言前言 数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。 因此在进行数 字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。而数 字信号处理的输出经常也要变

3、换到模拟域，这是通过数模转换器实现的。 数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器（DSP）和 专用集成电路（ASIC）等。数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、抗干扰强、设 备尺寸小、造价低、速度快等突出优点，这些都是模拟信号处理技术与设备所无法比拟 的。 巴特沃斯滤波器是电子滤波器的一种。 巴特沃斯滤波器的特点是通频带的频率响应 曲线最平滑。这种滤波器最先由英国工程师斯替芬 巴特沃斯（Stephen Butterworth）在 1930 年发表在英国无线电工程期刊的一篇论文中提出的。 数字滤波器是具有一定传输选择特性的数字信号处理装置,其输入、 输出均为数字信号, 实质

4、上是一个由有限精度算法实现的线性时不变离散系统。此课程设计主要介绍了用双线性 不变法设计数字高通滤波器，要求采用巴特沃斯型滤波器，介绍了设计步骤，然后在 MATLAB 环境下进行了仿真与调试，实现了设计目标。 数字信号处理课程设计 第 2 页 二二 课程设计的目的和意义课程设计的目的和意义 1.1. 了解和掌握使用 MATLAB 的应用过程和方法，学会使用 MATLAB。 2.2. 进一步掌握数字信号处理课程的基本理论基本方法和基本技术。 3.3. 增进对 MATLAB 的认识，利用 MATLAB 加深对理论知识的理解。 4.4. 进一步掌握双线性不变法的原理和巴特沃斯滤波器原理。 5.5.

5、学会如何用巴特沃斯滤波器结合双线性不变法去设计数字高通滤波器。 6.6. 能提高我们动手操作能力，这对我们以后很有帮助。 三三 课程设计题目描述及要求课程设计题目描述及要求 双线性变换法设计数字高通滤波器 设计一个数字高通滤波器，要求通带截止频率 p =0.7=0.7 rad，通带衰减不大于 3dB3dB,阻带 截止频率 s =0.4=0.4 rad，阻带衰减不大于 20dB20dB。采用巴特沃斯型滤波器。 四四 详细设计过程详细设计过程 1.1.设计思想设计思想 对于数字高通滤波器的设计，通常方法为双线性变换。可以借助于模拟滤波器的频率变 换设计一个所需类型的过渡模拟滤波器，再通过双线性变换

6、将其转换成所需类型的数字滤波 器，例如高通数字滤波器。 具体设计步骤如下： （1） 确定所需类型数字滤波器的技术指标。 （2） 将所需类型数字滤波器的边界频率转换成模拟滤波器的边界频率，转换公式为 2 1 tan 2 （3） 将相应类型模拟滤波器技术指标转换成模拟低通滤波器技术指标。 （4） 设计模拟低通滤波器。 （5） 通过频率变换将模拟低通转换成相应类型的过渡模拟滤波器。 （6） 采用双线性变换法将相应类型的过渡模拟滤波器转换成所需类型的数字滤波器。 从归一化模拟低通原型出发，先在模拟域内经频率变换成为所需类型的模拟滤波器；然后 进行双线性变换，由 S 域变换到 Z 域，而得到所需类型的数字滤波器。 数字信号处理课程设计 第 3 页 2. 2. 设计原理设计原理 2.1 2.1 巴特沃斯型滤波器原理巴特沃斯型滤波器原理 巴特沃斯型滤波器是滤波器的一种