实验三：IIR数字滤波器的Matlab设计与实现

实验三：IIR数字滤波器的Matlab设计与实现

实验人： ++++ 学号： 指导教师： 实验日期： 实验地点：

090802012 谢晓春

2012年 月 日 6-602

实验预习 实验操作 实验报告 实验成绩

数字信号处理实验报告 实验一 相关运算和FFT的Matlab实现与应用

实验操作记录

实验步骤 实验数据的生成与显示 滤波器设计 滤波器的实现 扩展实验 完成情况 签字确认 1

数字信号处理实验报告 实验一 相关运算和FFT的Matlab实现与应用

实验要求

一、实验内容

利用滤波器设计分析工具FDATool设计IIR滤波器，并利用该滤波器进行滤波。

二、实验目的

1、 掌握滤波器设计分析工具FDATool的使用方法； 2、 掌握在Matlab环境下IIR滤波器的设计与性能分析；

3、 掌握在Matlab环境下IIR滤波器的实现与滤波质量评价方法。

三、实验步骤

1、 产生一个采样频率fs=1KHz的数字信号，信号采集时间为0s到2s，信号含有三个标准

频率（分别为50Hz，100Hz，150Hz）的sin信号。

2、 利用FDATool设计一个带阻滤波器，设计要求为：滤波后滤除100Hz，保留50Hz和150Hz

的信号。

2.1 记录滤波器设计指标和设计结果；

2.2 分析滤波器的幅频特性和相频特性；

2.3 利用得到的滤波器对信号进行滤波，比较滤波前后的信噪比。

3、 如果数字信号含有四个标准频率（分别为50Hz，100Hz，150Hz，200Hz）的sin信号，

设计要求: 滤波后滤除100Hz和200Hz的信号，保留50Hz和150Hz的信号。请重新完成2、3的设计。

四、相关说明

1、数字信号各频率分量的幅度均为1；

2、信噪比SNR的定义：给定信号x[n] , 经过滤波后得到y[n]

NN2SNR10log10(x[n]n1(x[n]n1y[n]))

2其中N是信号的长度。

3、实验中涉及到的matlab指令有

滤波器传递函数：sos2tf; 滤波指令：filter; 常用对数：log10。

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实验结果

一、实验数据的生成与显示

（时域波形、傅里叶分析结果）

信号含有三个标准频率（分别为50Hz，100Hz，150Hz）的sin信号2.521.510.5sin0-0.5-1-1.5-2-2.500.20.40.60.81t1.21.41.61.82

10009008007006005004003002001000-500-400-300-200-1000100200300400500

3210-1-2-300.20.40.60.811.21.41.61.82

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数字信号处理实验报告 实验一 相关运算和FFT的Matlab实现与应用

180016001400120010008006004002000-500-400-300-200-1000100200300400500

二、滤波器设计 1、滤波器技术指标

2、滤波器设计结果 （滤波器结构与系数）

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3、滤波器性能

（幅频曲线与相频曲线）

Magnitude Response (dB)100-10Magnitude (dB)-20-30-40-50050100150200250300Frequency (Hz)350400450

Phase Response105Phase (radians)0-5-10050100150200250300Frequency (Hz)350400450

三、滤波器的实现 1、滤波后数据

（时域波形、傅里叶分析结果）

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数字信号处理实验报告 实验一 相关运算和FFT的Matlab实现与应用

信号含有三个标准频率（分别为50Hz，100Hz，150Hz）的sin信号2.521.510.5sin0-0.5-1-1.5-2-2.500.20.40.60.81t1.21.41.61.82

10009008007006005004003002001000-500-400-300-200-1000100200300400500

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180016001400120010008006004002000-500-400-300-200-1000100200300400500

2、滤波质量评价

滤波后的信噪比E_x =1000.0000

滤波前的信噪比SNR_x = 33.0103

显然滤波后的信噪比比滤波前的信噪比高很多，主要原因是因为干扰信号的滤除。

四、实验总结

本次实验主要是对IIR滤波器的设计，通过一个实例来练习对滤波器的应用。滤波器的参数设计以及信噪比的分析，应用性很大。

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