IIR數(shù)字濾波器設(shè)計

1、電子與信息工程學院電子科學與技術(shù)專業(yè)數(shù)字信號處理課程實驗報告實驗名稱：IIR數(shù)字濾波器設(shè)計姓名： xxx 學號： 11111 實驗日期：2021.12.18一、實驗?zāi)康?1) 了解和熟悉ICETECK-DS曲學實驗系統(tǒng)平臺；(2) 了解和熟悉DSPFF發(fā)集成環(huán)境 Code Composer Studio 3.3軟件的設(shè)置和使用；(3) 了解IIR數(shù)字濾波器的特性和設(shè)計原理；(4)掌握IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法.二、實驗設(shè)備(1)通用PC機一臺；操作系統(tǒng)為 Windows2000或WindowsXR安裝TI的DS可發(fā)集成環(huán)境 Code Composer Studio 3.3 軟件,安裝 DSP!

2、用仿真器驅(qū)動程序,安裝實驗程序 SetupF5509A.exe.(2) CETECK-DSP 實驗箱一臺.三、實驗準備(1) 了解無限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器的根底理論；(2) 了解模擬濾波器的原理；(3) 了解數(shù)字濾波器系數(shù)確實定方法；(4)根據(jù)要求設(shè)計低通IIR 濾波器.濾波器設(shè)計指標：低通巴特沃斯濾波器在其通帶邊緣1kHz處的增益為-3dB, 12kHz處的阻帶衰減為30dB,采樣頻率25kHz o濾波器設(shè)計：確定待求通帶邊緣頻率 fp1Hz、待求阻帶邊緣頻率 fs1Hz和待求阻帶衰減-20log B sdBo 模擬邊緣頻率為：fp1=1000Hz, fs1=12000Hz阻帶邊緣衰減為：-2

3、0log B s=30dB用Q =2nf/fs把由Hz表示的待求邊緣頻率轉(zhuǎn)換成弧度表示的數(shù)字頻率,得到Q p1和Q s1.Q p1=2 n fp1/fs=2 乳 1000/25000=0.08 式弧度Q s1=2 乳 fs1/fs=2 乳 12000/25000=0.96 式弧度計算預(yù)扭曲模擬頻率以防止雙線性變換帶來的失真.由 a二2fs tan( Q/2)求得cop1和s1,單位為弧度/秒.CO p1 =2fs tan( Q p1/2)=6316.5 弧度/秒3 s1=2fs tan( Q s1/2)=794727.2 弧度/秒由已給定的阻帶衰減-20log Bs確定阻帶邊緣增益Bs.由于-

4、2021g Bs=30,所以 log Bs=-30/20 , B s=0.03162計算所需濾波器的階數(shù)：電子與信息工程學院電子科學與技術(shù)專業(yè)數(shù)字信號處理課程實驗報告I 八 八由內(nèi)一1) 在一21.以也)log(一- -1)(0.0316?2 Io/絲嗎63165= 0.714=6316.5/(s+6316.5)由雙線性變換定義6316.56嬴三6忑0.1122(1 + 2)T=4)J757z-r因此,一階巴特沃斯濾波器就足以滿足要求.一階模擬巴特沃斯濾波器的傳輸函數(shù)為：H(s)= 3 P1/(s+ 3p1)s=2fs(z-1)/(z+1)得到數(shù)字濾波器的傳輸函數(shù)為:因此,差分方程為:Z+ 1

5、yn=0.7757yn-1+0.1122xn+0.1122xn-1四、實驗內(nèi)容和步驟 (初步驟5外,其余步驟與 FIR實驗一致)(1)設(shè)置CCS(2)啟動CCS(3)翻開工程文件(4)編譯并下載程序(5)翻開觀察窗口選擇菜單View-Graph-Time/Frequency.進行相應(yīng)設(shè)置.如圖 2-4所示:圖2-4參數(shù)設(shè)置選擇菜單View-Graph-Time/Frequency.進行相應(yīng)設(shè)置.如圖 2-5所示:電子與信息工程學院電子科學與技術(shù)專業(yè)數(shù)字信號處理課程實驗報告圖2-5參數(shù)設(shè)置(6)去除顯示(7)設(shè)置斷點(8)運行并觀察結(jié)果(9)退出CCS2.硬件仿真Emulator(1)設(shè)置CCS

6、(2)啟動CCS(3)余下步驟重復軟件仿真(4)(5)(6)(8)(9)五、實驗結(jié)果1. IIR軟件仿真電子與信息工程學院電子科學與技術(shù)專業(yè)數(shù)字信號處理課程實驗報告2. IIR硬件仿真六、實驗心得與結(jié)果分析本次實驗采用雙線性 Z變換實現(xiàn)IIR低通濾波器.本實驗首先用一階巴特沃斯低通濾波器 模型設(shè)計低通模擬濾波器,再用雙線性 Z變換的方法,將模擬濾波器轉(zhuǎn)換為數(shù)字濾波器,得到 IIR濾波器的差分方程描述.在實驗結(jié)果中可以看出,時域上輸出信號明顯比輸入信號平滑,說明低通濾波的目的已經(jīng) 到達.從頻域上可以看出.輸出信號的高頻局部有明顯的衰減,而低頻局部沒有較大的衰減, 實現(xiàn)了低通濾波.七、實驗代碼及注

7、釋#includemath.h#define IIRNUMBER 2#define SIGNAL1F 1000#define SIGNAL2F 4500#define SAMPLEF 10000#define PI 3.1415926float InputWave();/該函數(shù)用以產(chǎn)生含噪聲的輸入波形float IIR();/ 該函數(shù)用以做IIR并得到輸出結(jié)果float fBnIIRNUMBER= 0.0,0.7757 ;/傳遞函數(shù)分母局部參數(shù)float fAnIIRNUMBER= 0.1122,0.1122 ;/傳遞函數(shù)分子局部參數(shù)float fXnIIRNUMBER= 0.0 ;電子與信息

8、工程學院電子科學與技術(shù)專業(yè)數(shù)字信號處理課程實驗報告float fYnIIRNUMBER= 0.0 ;float fInput,fOutput;float fSignal1,fSignal2;輸入信號中正弦信號與噪聲信號的相位float fStepSignal1,fStepSignal2;float f2PI;int i;float fIn256,fOut256;/定義用以顯示輸入輸出信號int nIn,nOut;main()nIn=0; nOut=0;fInput=fOutput=0;f2PI=2*PI;fSignal1=0.0;初始化正弦相位信號fSignal2=PI*0.1;初始化噪聲相位

9、信號/ fStepSignal1=2*PI/30;/ fStepSignal2=2*PI*1.4;fStepSignal1=2*PI/50;/定義正弦信號的步進相位fStepSignal2=2*PI/2.5;定義噪聲信號的步進相位while ( 1 ) fInput=InputWave();fInnIn=fInput;nIn+; nIn%=256;fOutput=IIR();/ 對輸入信號做IIR濾波 fOutnOut=fOutput; nOut+;/ break pointif ( nOut=256 ) nOut=0;float InputWave()for ( i=IIRNUMBER-1;i0;i- )/ 每循環(huán)一次后波形右移一次電子與信息工程學院電子科學與技術(shù)專業(yè)數(shù)字信號處理課程實驗報告fXni=fXni-1;fYni=fYni-1;)fXn0=sin(double)fSignal1)+cos(double)fSignal2)/6.0;/生成輸入信號,噪聲由余弦信號給出fYn0=0.0;fSignal1+=fStepSignal1; /每循環(huán)輸入信號步進一定相位,模擬波的行進if ( fSignal1=f2PI )fSignal1-=f2PI;fSignal2+=fStepSignal2;i