文档介绍：实验三: 用双线性变换法设计IIR数字滤波器
一、实验目的
1 熟悉用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法。
2 掌握数字滤波器的计算机仿真方法。
3 通过观察对实际心电图信号的滤波作用, 获得数字滤波的感性知识。
二、设计要求
1 用双线性变换法设计一个巴特沃斯低通IIR数字滤波器。
2 以 , 打印出数字滤波器在频率区间[0, π/2]上的幅频响应特性曲线。
3 用所设计的滤波器对实际心电图信号采样序列(在本实验后面给出)进行仿真滤波处理,并分别打印出滤波前后的心电图信号波形图, 观察总结滤波作用与效果。
三、实验步骤
1 复****有关巴特沃斯模拟滤波器设计和用双线性变换法设计IIR数字滤波器的内容, 按照
例 , 用双线性变换法设计数字滤波器系统函数H(z)。
例 中已求出满足本实验要求的数字滤波器系统函数:
()
A= 36
B1=,C1=-
B2=,C2=-
B3=,C3=-
()
由()式和()式可见, 滤波器H(z)由三个二阶滤波器H1(z), H2(z)和H3(z)级联组成, 如图 所示。
滤波器H(z)的组成
2 编写滤波器仿真程序, 计算H(z)对心电图信号采样序列x(n)的响应序列y(n)。设yk(n)为第k级二阶滤波器Hk(z)的输出序列, y k-1 (n)为输入序列, 所示。由()式可得到差分方程:
yk(n)=Ay k-1 (n)+2Ay k-1 (n-1)+Ay k-1
(n-2)+Bkyk(n-1)+Ckyk(n-2) ()
3 在通用计算机上运行仿真滤波程序, 并调用通用绘图子程序, 完成实验内容(2)和(3)。
四、思考题
用双线性变换法设计数字滤波器过程中, 变换公式中T的取值, 对设计结果有无影响? 为什么?
五、实验报告要求
1 简述实验目的及原理。
2 由所打印的|H(ejω)|特性曲线及设计过程简述双线性变换法的特点。
3 对比滤波前后的心电图信号波形, 说明数字滤波器的滤波过程与滤波作用。
4 简要回答思考题。
六、心电图信号采样序列x(n)
人体心电图信号在测量过程中往往受到工业高频干扰, 所以必须经过低通滤波处理后, 才能作为判断心脏功能的有用信息。下面给出一实际心电图信号采样序列样本x(n), 其中存在高频干扰。在实验中, 以x(n)作为输入序列, 滤除其中的干扰成分。
{x(n)} ={-4, -2, 0, -4, -6, -4, -2, -4, -6, -6,
-4, -4, -6, -6, -2, 6, 12, 8, 0, -16,
-38, -60, -84, -90, -66, -32, -4, -2, -4, 8,
12, 12, 10, 6, 6, 6, 4, 0, 0, 0,
0, 0, -2, -4, 0, 0, 0, -2, -2, 0,
0, -2, -2, -2, -2, 0}
实验四: 用窗函数法设计FIR数字滤波器
一、实验目的
1 掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法。
2 熟悉线性相位FIR数字滤波器特性。
3 了解各种窗函数对滤波特性的影响。