基于MATLAB的IIR数字滤波器实现开题报告

 2022-11-24 08:11

1. 研究目的与意义

在通信传输系统的输入信号中,一般均含有各种噪声和干扰,他们来自被测信号本身、传感器、外界干扰等。

为了进行准确测量和控制,必须尽可能地消除被测信号中的噪声和干扰。

其中对于由各个频率分量组成的非周期噪声,可以采用滤波器在频率域上进行处理。

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2. 课题关键问题和重难点

要设计IIR滤波器,首先要确定滤波器的性能要求,由于IIR滤波器的单位冲激响应是无限长的,因此,根据佩里维纳准则,可以在此基础上要寻找对应性能的可以实现的模拟滤波器(巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等),同时计算其H(s),利用冲激响应不变变换法、阶跃响应不变变换法、双线性变换法等,确定合适的抽样频率Fs,抽样点数N,确定滤波器阶数K,利用复频域和离散域的关系,将其换算成H(z)。

因此,在确定了滤波器的性能后如何选取合适的模拟滤波器就成了一个较为重要的问题,而且,由于IIR滤波器其本身的定义,在保证了良好的幅频特性曲线的情况下,往往无法保证滤波后信号的相频特性曲线的良好。

3. 国内外研究现状(文献综述)

1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器,次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。

20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。

自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展,滤波器发展上了一个新台阶,并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和廉价方向努力,其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。

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4. 研究方案

使用MATLAB设计IIR滤波器,很好地对应了目前数字技术的发展趋势,设计出可以用于离散信号在计算机中滤波的处理方式。

该课题通过使用MATLAB上的Guide板块进行滤波器界面的的设计,将各种类型条件的滤波器进行集中显示,可以很好的对众多噪声情况滤除进行模拟。

并且处理一些较为简单的信号波形。

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5. 工作计划

在毕业设计的前几周中,要按照任务书的要求对Matlab以及滤波器的相关知识进行调查了解,整理有关资料,同时对英文文献进行翻译。

并且现在m.文件对特定的滤波器性能进行模拟测试,同时初步了解各个滤波器之间的性能差异。

在设计过程中,首先根据各个IIR滤波器的幅频相频特性曲线选择出多种不同的滤波器种类,并且计算出对应于输入信号的阶数和3db截至频率,计算出对应的系统函数的各项系数,将其运算程序进行组合,最终将各个滤波器集合在一个Guide系统中进行处理,使最终的处理界面可以使用多种滤波器进行低通、高通、带通、带阻等各种要求的滤波。

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