實驗三無限沖激響應(yīng)濾波器算法實驗

1、實驗三無限沖激響應(yīng)濾波器(IIR)算法實驗實驗?zāi)康恼莆赵O(shè)計IIR數(shù)字濾波器的原理和方法。熟悉IIR數(shù)字濾波器特性。了解IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法。實驗設(shè)備PC兼容機一臺操作系統(tǒng)為Windows2000(或Windows98, WindowsXP,以下默認為Windows2000)安裝 C ode Composer Studio 3.1 軟件實驗原理無限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器的基礎(chǔ)理論。模擬濾波器原理(巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器、橢圓濾波器、貝塞爾濾波器)。數(shù)字濾波器系數(shù)的確定方法。根據(jù)要求設(shè)計低通IIR濾波器：要求：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

2、 衰30dB，采樣頻率25kHz。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-20log5sdB。模擬邊緣頻率為：fp1=1000Hz, fs1=12000Hz阻帶邊緣衰減為：-20log 5 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Qp1和 Q s1。Qp1=2 n fp1/fs=2 n 1000/25000=0.08 n 弧度Q s1=2 n fs1/fs=2 n 12000/25000=0.96 n 弧度-計算預(yù)扭曲模擬頻率以避免雙線性變換帶來的失真。由w=2fs tan(Q/2)求得wp1和ws1，單

3、位為弧度/秒。wp1=2fs tan( Q p1/2)=6316.5 弧度/秒ws1=2fs tan(Qs1/2)=794727.2 弧度/秒-由已給定的阻帶衰減-20log5s確定阻帶邊緣增益5 s。因為-20log5s=30，所以 log5s=-30/20,5 s=0.03162-計算所需濾波器的階數(shù)：10g(-7-l) 10g(! -1)= 0.714?；8 (0.0316刀2721og 件)2log(|?)%63165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)=wp1/(s+wp1)=6316.5/(s+6316.5)由雙線性變換定義s=2f

4、s(z-1)/(z+1)得到數(shù)字濾波器的傳輸函數(shù)為：g)蟬50000 二+6316.5s-10.1122(1-L)1 0.7757二因此，差分方程為：yn=0.7757yn-1+0.1122xn+0.1122xn-1。程序流程圖：調(diào)用波形發(fā)生f 程序產(chǎn)生混樺的 波政高艦衣械計#門前輸擊實驗步驟實驗準備：-設(shè)置軟件仿真模式。-啟動CCS。打開工程，瀏覽程序，工程目錄為C:ICETEKVC5509AeVC5509AeLab0502-IIRIIR.pjto4.編譯并下載程序。打開觀察窗口：*選擇菜單View-Graph-Time/Frequency.進行如下圖所示設(shè)置。| n Graph Prope

5、rty DialogxjDi splay TypeSingle TimeGraph Ti tieInputStrt AddressfeflnputFa#DATAAcqiii zi ti on Buffer Size1IndIncr 自m ent1Di splay Da.ta Si ze128DSP Data Type32=bit floatiiig pointrJ:甌：gem Help圖 3-5-5* 選擇菜單 View-Graph-Time/Frequency.，進行如下設(shè)置:| E Graph Property Dialog2SJBi splay TypeSin&le TimeGraph

6、Ti tieOutputStart AddressAEOutpiit*PageDATAf OK 1K L1 14 4 - IWi i . . - 1 I I J J HC 碩 e 1Kelp圖 3 -5-6清除顯示：在以上打開的窗口中單擊鼠標右鍵，選擇彈出式菜單中“Clear Display”功能。設(shè)置斷點：在程序iir.c中有注釋“break point”的語句上設(shè)置軟件斷點。運行并觀察結(jié)果： 選擇“Debug”菜單的“Animate”項，或按Alt+F5鍵運行程序。 觀察“IIR”窗口中時域圖形；觀察濾波效果。退出。CS。五實驗結(jié)果輸入波形為一個低頻率的正弦波與一個高頻的余弦波疊加而成。如

7、圖:1，輸入波形圖f Il1*e2J GL IlIvx&s|_3 TKOjQQtE白蚤 IlEfjlBvpwdini Prj LJ JEF/HIQS Cwfji -Ql 的nTgd FL145 LJ IekIus 曰 Liloriri “ 目Saur-zi由 111.C(53a -0Li Aato ScQt2!141卜.岫，nriHATDHkTnraFar Kalp, pr iti. FLLn 4% CdI T| mu I肝闖f3謎“切 Yml就，T.頓 -.HE | Tm I 郵 /CSSct Fuftiud. S .w|s)|f 珥晦: n 口4 /C&Ezz Faid i I a h 7

8、*/C Fl K&xte 森 Gm wl +! C-o-dib Cf -E：iirr Stm.dla a lllrifapbi-ii hhJ. Ih wIajJ ZjL edit&aJv=L J2ihuC Tcc-fjlir &EL QptiL A占言 Dff/JIOS lul-Tf Blip-I1JI M|占序口 |其電分u|7| a 仙壓品1勘蜉牌年1謙偷巨買, %務(wù)物1 II: .:工1*1血d翳的粗嘉1占直iw%0 0 na E df1 IFid二 J GEL 虹1“&O Troj-actsg pjl 皿A.酬 口 DpMiJint Frij LJ JHI7HM5 CEji !_l 的

9、n4tr*d Fl145 LJ laclujdg-|J Lilorn-i ae日 Saur-zi Ml cni _dU CE卜心SOW3,輸出波形圖回匹口 h頃的，-1富富”&晶SM?慶博1南釁w H %務(wù)那-|IR pi_J|isbuf二1胤四擋：乳1匹魏%嚎圖矛Q廚fi3回日畫也i 匹鋁富雷 FgorCi i 4iHl SanmikHttr/CFl CSS-xv 咨ntr CH* C*f Stadia a 電5二 BLi 巳4iL 歸m &ijv=L JIihuK Te-EjIif !L Qptim L?NhLifiLnr dlp】割兇If1 IlIe: Ch GEL Il1i日盤 Tr*4ij4Cts白運iu.認=Bvpwdinl Prj s LJ JEF/HIQS Cnfji -Cl i3ari4tf4i：4d Fl145IIR,pjt -Build Canpliati=ir.D Errors z Waminge, 0 Re marts-業(yè)1上卜.mm /II dJ1TATDHkTnra勤Far Kilp, pr iti. FLIn 4% CdI LmM |外開的I f3 a甌口職TL|w；rKWCHann 蚓|或i占Tm,/css爪皿虹皿近s .至|屋）：法*株 恐4,濾波后FFT波形圖通過觀察頻域和時域圖，得知:輸入波形中的低頻波形通過了濾波器，