如何使用Matlab進(jìn)行IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與仿真資料說(shuō)明

　　數(shù)字濾波器在數(shù)字信號(hào)處理中起著非常重要的作用，用于信號(hào)的過(guò)濾、檢測(cè)與參數(shù)的估計(jì)等方面，是使用最為廣泛的一種線性系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器的方法有兩種，一是采用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行，就是把所要完成的工作通過(guò)程序讓計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn);二是設(shè)計(jì)專(zhuān)用的數(shù)字處理硬件。這里我們用到的是第一種方法即是用MATLAB提供的信號(hào)處理工具箱來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器。本文首先介紹IIR數(shù)字濾波器及其傳遞函數(shù)，然后介紹了MATLAB的相關(guān)知識(shí)并闡述了基于MATLAB的三種實(shí)現(xiàn)手段：基于模擬原型的設(shè)計(jì)、直接設(shè)計(jì)法、通用Butterworth設(shè)計(jì)方法。文中著重介紹了模擬原型各步驟：模擬濾波器設(shè)計(jì)、頻帶變換、離散化處理。這些設(shè)計(jì)方法為數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)帶來(lái)全新的實(shí)現(xiàn)手段，設(shè)計(jì)快捷方便，仿真波形直觀。

　　濾波是信號(hào)處理的基礎(chǔ)，濾波運(yùn)算是信號(hào)處理中的基本運(yùn)算，濾波器的設(shè)計(jì)也就相應(yīng)成為數(shù)字信號(hào)處理的最基本問(wèn)題之- -。濾波器可廣義的理解為一個(gè)信號(hào)選擇系統(tǒng)，它讓某些信號(hào)成分通過(guò)又阻止或衰減另一些成分。在更多的情況下，濾波器可理解為選頻系統(tǒng)，如低通、高通、帶通、帶阻。濾波器可分為三種：模擬濾波器、采樣濾波器和數(shù)字濾波器。模擬濾波器可以是由RLC構(gòu)成的無(wú)源濾波器，也可以是加上運(yùn)放的有源濾波器，是連續(xù)時(shí)間系統(tǒng);采樣濾波器由電阻、電容、電荷轉(zhuǎn)移器件、運(yùn)放等組成，屬于離散時(shí)間系統(tǒng)，幅度連續(xù);數(shù)字濾波器由加法器、乘法器、存儲(chǔ)延遲單元、時(shí)鐘脈沖發(fā)生器和邏輯單元等數(shù)字電路構(gòu)成，精度高，穩(wěn)定性好，不存在阻抗匹配問(wèn)題，可以時(shí)分復(fù)用。

　　數(shù)字濾波器是具有一定傳輸選擇特性的數(shù)字信號(hào)處理裝置，其輸入、輸出均為數(shù)字信號(hào)，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)由有限精度算法實(shí)現(xiàn)的線性時(shí)不變離散系統(tǒng)。它的基本工作原理是利用離散系統(tǒng)特性對(duì)系統(tǒng)輸入信號(hào)進(jìn)行加工和變換，改變輸入序列的頻譜或信號(hào)波形，讓有用頻率的信號(hào)分量通過(guò)，抑制無(wú)用的信號(hào)分量輸出。數(shù)字濾波器和模擬濾波器有著相同的濾波概念，根據(jù)其頻率響應(yīng)特性可分為低通、高通、帶通、帶阻等類(lèi)型，與模擬濾波器相比，數(shù)字濾波器除了具有數(shù)字信號(hào)處理的固有優(yōu)點(diǎn)外，還有濾波精度高、穩(wěn)定性好、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字濾波器按單位脈沖響應(yīng)的性質(zhì)可分為無(wú)限長(zhǎng)單位脈沖響應(yīng)濾波器IIR和有限長(zhǎng)單位脈沖響應(yīng)濾波器（FIR）兩種，本論文介紹IIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與分析。