论文总字数：18245字

摘 要

我们当目前处在信息社会，数字信号处理技术得到普遍发展，其算法和实际运用随着社会的进步获得了极大地提高。数字滤波器为数字信号处理过程中很关键的组成成分，全部的数字信号处理系统里基本上都有它的出现。本文主要介绍实现IIR 数字滤波器的原理与过程，同时，在本文中，对一些有关滤波器的相关基本概念进行了各种各样的研究学习，以及有关于它的一些设计方法也一并被提到。众所周知，目前我们一般采用两种方法来研究数字滤波器的设计，它们分别是：脉冲响应不变法和双线性变换法，通过这两类方案来对IIR数字滤波器进行优化实现。在掌握2类方案的基础上,对MATLAB语言进行完善,借助MATLAB可视化程序生成了幅频和相频特性曲线，最终实现滤波器的最优化的设计。

关键字： IIR 数字滤波器 Matlab 脉冲响应不变法 双线性变换法

Design of IIR Digital Filter

Abstract

At present, we are in the digital era, digital signal processing technology by the people's attention, its theory and algorithm obtained the rapid development with the development of computer technology and microelectronics technology, is widely used in speech and image processing, digital communication, spectrum analysis, pattern recognition, automatic control and other areas. Digital filter is one of the most important parts of digital signal processing, and it is almost in the digital signal processing system. General methods and procedures for designing IIR digital filters. The basic situation of the digital filter is discussed, and the analysis of the digital filter realization method for IIR digital filter design. There are two methods (pulse response method and bilinear transformation method) to realize the IIR digital filter design. In the introduction of two methods under the premise of the design process, through the MATLAB visualization program, the amplitude frequency and phase frequency characteristic curves are given.

Key Words: IIR;digital filter; MATLAB; impulse response; bilinear transformation;

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题的研究背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究内容和技术方法 2

第二章 数字滤波器 6

2.1 数字滤波器的概念 6

2.2 IRR滤波器的概念及特征 6

2.3 FIR滤波器的概念及特征 7

2.4 IRR与FIR滤波器的比较 8

第三章 MATLAB简介 10

3.1 MATLAB的概要 10

3.1.1 MATLAB的发展历史 10

3.1.2 主要的功能 10

3.2 MATLAB的优点与特性 11

3.2.1 MATLAB的优点 11

3.2.2 MATLAB的语言特性 11

第四章 IIR数字滤波器的设计 12

4.1脉冲响应不变法介绍 12

4.2脉冲响应不变法设计IIR滤波器 12

4.3双线性变换法介绍 13

4.4双线性变换法设计IIR数字滤波器 14

第五章 基于MATLAB的IIR滤波器设计 16

5.1 脉冲响应不变法的MATLAB实现 16

5.2 双线性变换法的MATLAB实现 20

总结 26

结语 27

参考文献 28

致谢 29

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景和意义

在如今科学技术不断发展的情况之下，由于数字信号处理技术的快速发展，数字信号处理技术已然是现在社会中一项非常及其具有重要性的学科和科学领域，并且开始以不同的方式影响、渗透着其他领域的学科与专业。在通信领域、语音领域、图像领域、自动控制领域、雷达领域、军事领域、航空航天领域、医疗领域和家用电器领域等众多领域当中数字信号处理技术被广泛地应用。我们的日常生活方式、工业生产模式也正逐渐被它影响着。数字化、智能化、网络化逐渐变成当今信息技术发展进步的潮流趋向。数字化是智能化、网络化的前提。

在数字滤波器当中，数字信号处理所采用的一些相关方法以及手段主要是数字滤波技术，数字滤波技术它是作为分析数字信号以及处理数字信号的重要分支。数字信号的处理与分析以及接收与传输，都需要数字滤波技术提供支持，数字滤波技术对信号处理与传输的安全、灵活、可靠扮演着相当重要的角色。同时数字滤波器是数字信号处理中最重要的构成部分之一，几本在所有的数字信号处理系统中都有它的出现。因而对数字滤波器设计的研究对信号处理技术的促进与发展有着极其重要的意义。

1.2 国内外研究现状

数字滤波的发展过程包括了经典滤波和自适应滤波两个阶段，当我们遇到两者相差比较大的信号滤波时多采用经典滤波，但是由于技术的进步发展，对滤波的要求也越来越高，特别是在不同温度环境中要有能够随着不同温度变化进行精确滤波，这就出现了自适应滤波。自适应滤波不但能够随着环境的变化自动调整滤波参数，而且可以在两个比较相近的信号中进行滤波，是数字滤波发展的一个新阶段。

当我们在进行信号处理的时候，噪音一般都混在所要处理的信号当中，这时候在信号传输和处理过程中就出现了一个十分重要的问题那就是将噪音从接收到的信号中消除或减弱。滤波的过程就是依照有用信号和噪音的特性互不相同，提取有用信号的过程，简而言之实现滤波功能的系统也就是滤波器。在当代电气设备和各种控制系统中，数字滤波器被广泛应用在了如下领域:语音处理领域、图像处理领域、通信处理领域、电视声音领域、雷达领域、声纳研究领域、生物医学信号处理领域、音乐领域及其他各种领域

李文[8]所使用的方法是通过一阶或二阶滤波从而来实现高阶滤波。采用级联结构是他所研究的重点以及目的，并且通过计算机辅助设计的方式，让所求的幅频特性，尽力逼近所期望的幅频特性要求。

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