脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計IIR數(shù)字濾波器-matlab

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實驗三 脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計IIR數(shù)字濾波器一、 實驗?zāi)康?. 掌握利用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計IIR數(shù)字濾波器的原理和具體方法。2. 加深理解數(shù)字濾波器與連續(xù)時間濾波器之間的技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)化。3. 掌握脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計IIR數(shù)字濾波器的優(yōu)缺點及使用范圍。二、 實驗內(nèi)容1. 利用巴特沃思模擬濾波器,通過脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計巴特沃思數(shù)字濾波器,數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)為0.90|H(ejw)| 1,0|w|0.25|H(ejw)| 0.18,0.35 |w|采樣周期為T=2程序代碼T=2; %設(shè)置采樣周期為2fs=1/T; %采樣頻率為周期倒數(shù)Wp=0.25*pi/T; Ws=0.35

2、*pi/T; %設(shè)置歸一化通帶和阻帶截止頻率Ap=20*log10(1/0.9);As=20*log10(1/0.18); %設(shè)置通帶最大和最小衰減 N,Wc=buttord(Wp,Ws,Ap,As,'s'); %調(diào)用butter函數(shù)確定巴特沃斯濾波器階數(shù)B,A=butter(N,Wc,'s'); %調(diào)用butter函數(shù)設(shè)計巴特沃斯濾波器W=linspace(0,pi,400*pi); %指定一段頻率值 hf=freqs(B,A,W); %計算模擬濾波器的幅頻響應(yīng) subplot(2,1,1);plot(W/pi,abs(hf)/abs(hf(1); %繪出巴特

3、沃斯模擬濾波器的幅頻特性曲線 grid on;title('巴特沃斯模擬濾波器');xlabel('Frequency/Hz');ylabel('Magnitude');D,C=impinvar(B,A,fs); %調(diào)用脈沖響應(yīng)不變法 Hz=freqz(D,C,W); %返回頻率響應(yīng) subplot(2,1,2);plot(W/pi,abs(Hz)/abs(Hz(1); %繪出巴特沃斯數(shù)字低通濾波器的幅頻特性曲線 grid on;title('巴特沃斯數(shù)字濾波器');xlabel('Frequency/Hz');y

4、label('Magnitude');進行試驗輸出圖像：觀察workspace，可得模擬濾波器技術(shù)指標(biāo)為N=8，Wc=0.4446。2. 通過切比雪夫模擬濾波器，利用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計切比雪夫數(shù)字濾波器，重做第一題。程序代碼IT=2; %設(shè)置采樣周期為2fs=1/T; %采樣頻率為周期倒數(shù)Wp=0.25*pi/T; Ws=0.35*pi/T; %設(shè)置歸一化通帶和阻帶截止頻率Ap=20*log10(1/0.9);As=20*log10(1/0.18); %設(shè)置通帶最大和最小衰減 N,Wc=cheb1ord(Wp,Ws,Ap,As,'s');%調(diào)用cheb1ord函

5、數(shù)確定切比雪夫I型濾波器階數(shù)B,A=cheby1(N,Ap,Wc,'s'); %調(diào)用cheby1函數(shù)設(shè)計切比雪夫I型濾波器W=linspace(0,pi,400*pi); %指定一段頻率值 hf=freqs(B,A,W); %計算模擬濾波器的幅頻響應(yīng) subplot(2,1,1);plot(W/pi,abs(hf)/abs(hf(1);%繪出切比雪夫I型模擬濾波器的幅頻特性曲線 grid on;title('切比雪夫I型模擬濾波器');xlabel('Frequency/Hz');ylabel('Magnitude');D,C=i

6、mpinvar(B,A,fs); %調(diào)用脈沖響應(yīng)不變法 Hz=freqz(D,C,W); %返回頻率響應(yīng) subplot(2,1,2);plot(W/pi,abs(Hz)/abs(Hz(1); %繪出切比雪夫I型數(shù)字低通濾波器的幅頻特性曲線grid on;title('切比雪夫I型數(shù)字濾波器');xlabel('Frequency/Hz');ylabel('Magnitude');進行試驗I輸出圖像：觀察workspace，可得模擬濾波器技術(shù)指標(biāo)為N=4，Wc=0.3927。程序代碼IIT=2; %設(shè)置采樣周期為2fs=1/T; %采樣頻率為周期

7、倒數(shù)Wp=0.25*pi/T; Ws=0.35*pi/T; %設(shè)置歸一化通帶和阻帶截止頻率Ap=20*log10(1/0.9);As=20*log10(1/0.18); %設(shè)置通帶最大和最小衰減 N,Wc=cheb2ord(Wp,Ws,Ap,As);%調(diào)用cheb2ord函數(shù)確定切比雪夫II型濾波器階數(shù)B,A=cheby2(N,Ap,Wc); %調(diào)用cheby2函數(shù)設(shè)計切比雪夫II型濾波器W=linspace(0,pi,400*pi); %指定一段頻率值 hf=freqs(B,A,W); %計算模擬濾波器的幅頻響應(yīng) subplot(2,1,1);plot(W/pi,abs(hf)/abs(hf

8、(1); %繪出切比雪夫II型模擬濾波器的幅頻特性曲線 grid on;title('切比雪夫II型模擬濾波器');xlabel('Frequency/Hz');ylabel('Magnitude');D,C=impinvar(B,A,fs); %調(diào)用脈沖響應(yīng)不變法 Hz=freqz(D,C,W); %返回頻率響應(yīng) subplot(2,1,2);plot(W/pi,abs(Hz)/abs(Hz(1); %繪出切比雪夫II型數(shù)字低通濾波器的幅頻特性曲線grid on;title('切比雪夫II型數(shù)字濾波器');xlabel('

9、;Frequency/Hz');ylabel('Magnitude');進行試驗II輸出圖像：觀察workspace，可得模擬濾波器技術(shù)指標(biāo)為N=3，Wc=0.5498。3. 利用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計巴特沃思數(shù)字高通濾波器，數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)為0.90|H(ejw)| 1,0.75 |w| |H(ejw)| 0.18,0|w|0.65采樣周期為T=1，比較當(dāng)T分別為0.01，0.1，0.25，0.5，0.8是的數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)，觀察是否能夠通過改變采樣周期來減少濾波器設(shè)計中的頻譜混疊。程序代碼T=1; %設(shè)置采樣周期為1fs=1/T; %采樣頻率為周期倒數(shù)Wp=0.

10、75*pi/T; Ws=0.65*pi/T; %設(shè)置歸一化通帶和阻帶截止頻率Ap=20*log10(1/0.9);As=20*log10(1/0.18); %設(shè)置通帶最大和最小衰減 N,Wc=buttord(Wp,Ws,Ap,As,'s');%調(diào)用butter函數(shù)確定巴特沃斯濾波器階數(shù)B,A=butter(N,Wc,'high','s'); %調(diào)用butter函數(shù)設(shè)計巴特沃斯濾波器W=linspace(0,pi,400*pi); %指定一段頻率值 hf=freqs(B,A,W); %計算模擬濾波器的幅頻響應(yīng) subplot(2,1,1);plot

11、(W/pi,abs(hf);%繪出巴特沃斯模擬濾波器的幅頻特性曲線 grid on;title('巴特沃斯模擬濾波器');xlabel('Frequency/Hz');ylabel('Magnitude');D,C=impinvar(B,A,fs); %調(diào)用脈沖響應(yīng)不變法 Hz=freqz(D,C,W); %返回頻率響應(yīng) subplot(2,1,2);plot(W/pi,abs(Hz); %繪出巴特沃斯數(shù)字高通濾波器的幅頻特性曲線grid on;title('巴特沃斯數(shù)字濾波器');xlabel('Frequency/Hz');ylabel('Magnitude');進行試驗輸出圖像如下：當(dāng)T分別為0.01，0.1，0.25，0.5，0.8是的數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)如下幾個圖像所示：其中，T=0.01“ ”T=0. 1“-”T=0.25“··”T=0.5“”T=0.8“ ”由圖像可以看出，當(dāng)采樣周期從0.01s增長到0.8s時，數(shù)字濾波器的幅度響應(yīng)逐漸降低，但形狀未發(fā)生變化仍然出現(xiàn)頻譜混疊現(xiàn)象，即在低頻區(qū)域出現(xiàn)較