基于matlab的IIR数字滤波器设计（doc 19页）（正式版）(4)

用鼠标双击simulink界面中的该模型，我们可以得到滤波器的设计模型如图2.5所示：

图2.5

我可以看到该模型用到了12个延迟器，13个乘法器，12个加法器，这是一个典型的优化设计滤波器模型。

3.1.4.Sptool设计IIR数字滤波器（面向对象设计）

SPTool是MATLAB信号处理工具箱中自带的交互式图形用户界面工具，它包含了信号处理工具箱中的大部分函数，可以方便快捷地完成对信号、滤波器及频谱的分析、设计和浏览，因此只需要操作界面就可以载入，观察，分析，和打印数字信号，分析和设计数字滤波器。

SPTool 提供对信号、滤波器和频谱分析函数的访问入口。借助其可以： ①设计和编辑各种长度和类型并具有标准配置的 FIR 和 IIR 滤波器

②查看设计或导入的滤波器的特性，包括其幅度响应、相位响应、群延迟、极点-零点图、冲激 响应和阶跃响应等

③将滤波器应用于选定的信号使用不同频谱估计方法进行频域数据的图形化分析，其中包括 Burg、 FFT、多正弦窗 (MTM)、MUSIC、特征向量、Welch 和 Yule-Walker AR 。 ■Sptool设计IIR滤波器实例分析：

首先在MATLAB命令窗口输入命令：Fs＝500；t = (0:500)/Fs; f= sin(2*pi*t*40)+sin(3*pi*t*50)+sin(2*pi*t*100);

此时，变量Fs、t、s将显示在workspace列表中。在命令窗口键入Sptool，将弹出Sptool主界面，如图2.9所示；我们按照以下步骤操作：

（1）点击菜单File/Import将信号f导入并取名为f。

（2）单击Filters列表下的New，按照参数要求设计出滤波器filt1

（3）将滤波器filt1应用到f信号序列。分别在Signals、Filters、Spectra列表中选择f、filt1、 mtlbse auto单击Filters列表下的Apply按钮，在弹出的Apply Filter对话框中将输出信号命名为 信号 3

（4）进行频谱分析。在Signals中选滤波后的信号信号3，单击Spectra下的Create按钮，在弹出的Spectra Viewer 界面中选择Method为FFT，Nfft=512，单击Apply按钮生成滤波后信号的频谱。

Sptool主界面

图2.6

IIR Chebyshev1型低通滤波器filt1设计界面

图2.7

模拟信号源f

图 2.8

经滤波后信号3

图2.9

滤波后经FFT处理后频谱

图3.0

分别选中原信号f、滤波后信号3，信号3的频谱 ，单击各自列表下方的View按钮，即可观察他们的波形，如图2.8,2.9,3.0所示。

低通滤波器filt1使输入信号f中频率为40hz的正弦波信号通过，而将频率为75hz和100hz的正弦波信号大大衰减。在图3.0中我们能很清楚的看到滤出的信号3集中在40HZ的频率区，说明滤波的效果比较理想。这样滤波后的信号3波形非常清楚的展现在用户面前。 4．滤波器设计方法总结

在对滤波器实际设计时，运用函数设计法，整个过程的运算量是很大的。设计阶数较高的IIR滤波器时，计算量更大，设计过程中要改变参数或滤波器类型时都要重新计算。它需要反复的实验，而且需要设计者凭借经验设定参数，平时所要设计的数字滤波器，阶数和类型并不一定是完全给定的，很多时候要根据设计要求和滤波效果不断地调整，以达到设计的最优化。在这种情况下，滤波器设计就要进行大量复杂的运算，单纯的靠公式计算和编制简单的程序很难在短时间内完成。因此，基于对象的信号处理工具FDATool，Fvtool以及Sptool界面设计滤波器，可以有效的的解决这一问题，它不仅减少了设计复杂度，而且还为用户提供了一个便于分析和观察的界面。

Sptool界面更是提供了简单，直观的，更加优化的数字处理方式。我们可以根据原信号的特点，在Sptool界面中设计我们所需要的滤波器的特性，来对原信号进行处理，它能有效满足信号处理要求，因此我们常常会选择这种更加优化的方式来设计滤波器。 三．IIR数字滤波器的仿真模型及实现 1.仿真工具箱simulink概述

Simulink是MATLAB各种工具箱中比较特别的，一般工具箱只是把面向某一类问题的程序集中起来，其中的程序都是用MATLAB语言编写的，这些工具箱是MATLAB在量方面的扩充，而Simulink工具箱却是从底层开发的一个完整的方针环境和图形界面。在这个环境中，我们可以利用鼠标或着箭盘，完成面向框图系统仿真的全部过程，并且可以更加直观，快速和准确的达到方针的目标。原来的MATLAB是在文本窗口中编程，图形窗口只是用来显示，而Simulink则把图形窗口拓展为可以用 框图方式来编程，使MATLAB的功能有了一个质的飞跃。 2 Simulink仿真框图设计

使用Simulink来仿真，要经过以下步骤： （1） 环节库及输入 （2） 环节的连接 （3） 环节参数的设定

（4） 仿真框图的运行 3.仿真中信号传输实例：

现在我们就以上设计步骤来具体设计关于IIR数字滤波器的信号传输过程： 我们首先确定仿真的模型，信号源：0.05*（5+4*sin（20t））*cos（20t），将这个模拟信号源

进行以0.01s为采样周期进行等间隔采样，然后与信号W1（t）和W2（t）相加（这里W1（t）为离散正弦信号，幅度为2，频率为35.5HZ，而W2(t)是一个高斯白噪声信号作为干扰源，它的均值为0，变动范围在0.1内），这样相加之后，成为一个混合信号，使其通过一个IIR数字带通滤波器，用这个滤波器来滤除我们所需要的频段信号，是输出信号的频率在15到25HZ内。 Ⅰ.环节库及框图的建立

那么，最后就来建立信号传输仿真模块，按照3.2.1的数学模型我们要用到Simulink工具箱中的常用到的常量信号源，DSP离散正弦信号源，和高斯白噪声信号，模拟正弦信号，加法器，乘法器，积分器，零阶保持器以及示波器FDAtool等模块。

我们首先打开simulink工具箱，并且建立一个Model，在这个空白Model中进行环节库及框图的建立，在Simulink菜单下找到Source，双击Source图标，将正弦信号源和常量信号源拉到Model中， 然后在Signal Prosessing Blockset中分别找到DSP离散正弦信号源和噪声信号源拉到Model中，在Commonly Used Blocks中分别找到乘法器和加法器以及示波器，在countinuous中找到积分器，然后把需要用来设计IIR数字滤波器的模块FDATOOL都拉到Model中，把环节都布好后，把各环节的端口按框图连接起来。 …… 此处隐藏：1172字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……