数字滤波器课程设计--数字滤波器的设计及实现

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1、 数字信号处理课程设计 题题 目目： 数字滤波器的设计及实现数字滤波器的设计及实现 姓姓 名名： 院院 系：系： 电子信息工程系电子信息工程系 专专 业：业： 通信工程通信工程 班班 级：级： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 2012 年年 6 月月 成成 绩绩 指导教师指导教师： 日日 期期： 数字滤波器的设计及实现 1 数字滤波器的设计及实现 摘要：数字滤波器可分为无限脉冲响应滤波器 IIR 和有限脉冲响应滤波器 FIR 数字滤波器，本课程设计分别分析了这 两种滤波器的设计方法与滤波实现，用 MATLAB 软件仿真调试，MATLAB 软件设计 GUI 用户界面设计方便编程。 关键字：

2、MATLAB 软件 GUI 界面 滤波 1 课程设计目的 1.熟悉 IIR 数字滤波器和 FIR 数字滤波器的设计原理和方法； 2.学会调用 MATLAB 信号处理工具箱中的滤波器设计函数设计各种 IIR 和 FIR 数字滤波器， 学会根 据滤波要求确定滤波器指标参数； 3.掌握用 IIR 和 FIR 数字滤波器的 MATLAB 实现方法，并能绘制滤波器的幅频特性、相频特性； 4.通过观察滤波器的输入、输出信号的时域波形及其频谱，建立数字滤波的概念； 2 课程设计要求 2.1 设计基本功能 1.调用信号产生函数 mstg 产生由三路抑制载波调幅信号相加构成的复合信号 st， 观察 st 的时域

3、 波形和幅频特性曲线； 2.通过观察 st 的幅频特性曲线， 分别确定可以分离 st 中三路抑制载波单频调幅信号的 IIR 低通、 带通、高通滤波器的通带截止频率和阻带截止频率；假定要求滤波器的通带最大衰减为 0.1dB，阻带 最小衰减为 60dB，编程调用 MATLAB 滤波器设计函数分别设计这三个数字滤波器，并绘图显示其幅频 特性曲线； 3.用所设计的三个滤波器分别对复合信号 st 进行滤波，分离出 st 中的三路不同载波频率的调幅 信号，并绘图显示滤波后信号的时域波形和频谱，观察分离效果； 2.2 设计扩展功能 1.调用信号产生函数 xtg 产生具有加性噪声的信号 xt， 并自动显示 x

4、t 及其频谱； 观察 xt 的频谱， 确定 FIR 低通滤波器的指标参数，其中假定信号幅频失真小于 0.1db，将噪声频谱衰减 60db，编程用 MATLAB 滤波器设计函数设计这个滤波器；并编写程序，调用 MATLAB 快速卷积函数 fftfilt 实现对 xt 的滤波，绘图显示滤波器输出信号的幅频特性图和时域波形图。 3 设计过程及调试分析 3.1GUI 用户界面设计 GUI 是包含图形对象(如窗口、图标、菜单和文本)的用户界面。以某种方式选择或激活这些对象， 通常引起动作或发生变化。最常见的激活方式是用鼠标或其他单击设备去控制屏幕上的鼠标指针的运 动，单击鼠标，标志着对象的选择或其他动作

5、。打开 MATLAB 软件点击 FileNewGUI 选择保存 路径，在弹出的界面添加控件，双击控件进行属性的设计。 数字滤波器的设计及实现 2 图 1：GUI 界面图 图 2：控件属性设置图 图 3：本设计 GUI 界面图 3.2 数字滤波器 IIR 设计 3.2.1 用函数 mstg 产生复合信号 st 抑制载波单频调幅信号的数学表达式为 )(2cos()(2cos( 2 1 )2cos()2cos()( 000 tfftfftftfts ccc 其中，)2cos(tfc称为载波， c f为载波频率，)2cos( 0t f称为单频调制信号， 0 f为调制正弦波信号频 率，且满足 c f 0

6、 f。由（2.1）式可见，所谓抑制载波单频调制信号，就是两个正弦信号相乘，它有 2 个频率成分：和频 c f+ 0 f，差频 c f- 0 f，这两个频率成分关于载波频率 c f对称。所以，1 路抑制载波 单频调幅信号的频谱图是关于载波频率 c f对称的两根谱线。 显然，当调制频率 0 f和（或）载波频率 c f不同时，可以得到包含不同频率成分的单频调幅信号， 将几路不同频率成分的单频调幅信号相加后形成混合信号，产生复合信号的时域波形和幅频特性曲线 如图 4 所示，从图 4 可知，三路信号时域混叠无法在时域进行分离，但频域是分离的。容易看出，这 三路调幅信号的载波频率分别为 250Hz、500Hz 和 1000Hz，因此可以通过设计合适的滤波器的方法在 频