1、本科毕业设计 (论文 )开题报告 电子信息 工程 基于 Matlab 的 IIR 数字滤波器设计 一、课题研究意义及现状 国际上一般把 1965 年作为数字信号处理这一门新学科的开端， 40 多年以来，这门学科基本上形成了自己一套完整的理论体系，其中也包括各种快速的和优良的算法。不仅如此，它还以不同的形式影响及渗透到其他的学科中去，不论是国民经济或者国防建设都与之息息相关，紧密相连。 所谓数字滤波器，是指输入、输出均为数字信号，通过数值运算处理改变输入信号所含频率成分的相对比例，或者滤除某些频率成份的数字器件或程序。正因为数字滤 波通过数值运算实现滤波，所以数字滤波器处理精度高、稳定、体积小、
2、重量轻、灵活、不存在阻抗匹配问题，可以实现模拟滤波器无法实现的特殊滤波功能。滤波器的发展很快、应用也非常广泛，如语音、雷达、声纳、地震、图像、通信、控制、生物医学、遥感遥测、地质勘探、航空航天、故障检测、自动化仪表等领域。目前滤波器广泛应用于电子通讯行频谱分设备和各类控制系统中，其性能的优劣直接决定着整个设备和系统的优劣。因此，数字滤波是处理信号中非常重要的技术。无论是信号的获取、传输，还是信号的处理和交换都离不开滤波技术，它对信号安全可靠和有 效灵活地传输是至关重要的。在信号处理过程中，所处理的信号往往混有噪音，从接收到的信号中消除或减弱噪音是信号传输和处理中十分重要的问题。也将是此次课题中
3、需要验证和完善的问题之一。 Matlab 在数学类科技应用软件中的数值计算方面首屈一指。它可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等。 Matlab 有友好的工作平台和编程环境，使用简单易用的程序语言，并且拥有强大的科学计算机数据处理能力以及应用广泛的模块集合工具箱，为设计和仿真 IIR 数字滤波器提供了一个良好的设计平台。 二、课题研究的主要内容和预期目标 主要研究 IIR数字滤波器的滤波原理、基本结构和性能指标，并在 Matlab环境下，设计IIR数字滤波器。具体是采用脉冲响应不变法和双线性变换法设计 IIR数字滤波器，并用Matlab软件编写程序进
4、行仿真。 1 研究 IIR数字滤波器的基本结构、性能指标、设计原理和设计方法。 2 理解基于模拟原型滤波器方法设计 IIR数字滤波器 的步骤。 3 了解脉冲响应不变法和双线性变换法，以及使用这两种方法在 IIR滤波器设计中的优缺点。 4 确定数字 IIR滤波器的技术指标。 5 编写基于 Matlab软件的 IIR滤波 器设计程序并进行仿真。 结合上述内容， 利用 Matlab 软件设计 IIR 数字滤波器并进行仿真优化。 三、课题研究的方法及措施 本课题主要研究的是 基于 Matlab 的 IIR 数字滤波器 ， 因此在研究过程中主要是采用 理论分析结合 软件仿真来实现 。 总的研究方法是 在
5、 课题研究之前 ，掌握一定的理论基础，在理论中寻找适合本课题的设计方案 ；然后， 利用 Matlab 软件设计 IIR 数字滤波器并进行仿真优化，实现 IIR 数字滤波器的滤波。具体措施如下： 1. 首先广泛阅读文献书籍，基础上了解数字滤波器的原理和分类，以及 IIR数字滤波器的基本结 构和设计方法， 分析 IIR数字滤波器的研究背景及应用。 2 针对 数字滤波器的滤波 基本原理的研究， 查阅相关资料书籍，理解对 IIR滤波器滤波的概念， 了解国内外对于该课题的研究现状和方向。明确研究的重点是 使用脉冲响应不变法和双线性变换法设计 IIR滤波器 。 3先按照模拟滤波器技术指标设计设计模拟滤波器
6、，再通过将模拟滤波器的系统函数按照一定转化关系转化成数字滤波器的系统函数，转化方法即脉冲响应不变法和双线性变换法。 4将 Matlab 作为工作平台和开发工具， 熟悉 Matlab 软件程序设计的基本原理 和 实验环境， 最后 实现 IIR 滤波器的 仿真。 5查漏补缺，进行论文的改进。 四、课题研究进度计划 2011/2012（第 一 学期）： 分析任务，收集资料，确定系统总体方案设计，完成文献综述、外文翻译、开题报告以及开题答辩。 2011/2012（第 二 学期）： 第 1 周至第 2 周： 查阅文献资料、进行方案论证，了解数字滤波器的原理和分类， IIR 滤波器的 基本结构，设计方法，
7、并在 Matlab 下实现 IIR 数字滤波器的设计。 第 3 周至第 4 周： 掌握 Matlab 程序开发方法、调试工具的使用及优化级别的选择等 ，实现IIR 数字滤波器的设计与仿真。 编写基 于 Matlab的 IIR 数字滤波程序并进行调试仿真和 反复论证 。 第 5 周至第 6 周： 完善设计作品，论文修改。 进行方案 的 补充 和 修改；撰写毕业论文，修改完善毕业论文 。 第 7 周至第 8 周 ： 做好论文答辩的 PPT 资料，准备答辩，并提交所有 的 电子文档材料。 五、参考文献 1公铮 , 魏免 , 陈龙 .基于 MATLAB 的 IIR 数字 滤波器设计方法的比较 J. 大
8、观周刊， 2011, 4, 24(16):129 129. 2刘智 .基于 MATLAB 的 IIR 数字滤波器设计及仿真 EB/OL. 2011-10-12. http:/www. paper. . 3郑君里 . 信号与系统 M. 北京 : 高等教育出版社 , 2000, 5. 4刘正士 , 王勇 , 陈恩伟等 . 一种数字滤波器的设计方法及其应用 J. 中国机械工程 , 2006, 1, 17(1): 88 91. 5Charles Schuler, Mahesh Chugani. Digital Signal ProcessingM. N.Y.: McGraw-Hill Companie
9、s, Inc., 2005, 8. 6丁玉美 , 高西全 . 数字信号处理 M. 第三版 . 西安 : 西安电子科技大学出版社 , 2008, 6. 7Sanjit K. Mitra. Digital Signal ProcessingM. N.Y.: McGraw-Hill Companies, Inc., 2006, 9. 8武卫华 . 基于 MATLAB 的 IIR 数字滤波器的设计 J. 自动化仪表 , 2003, 7, 24（ 7） : 1920. 9陈军权 . 基于 MATLAB 的数字滤波器设计 D. 江苏 : 中国矿业大学信电学院 ,2011. 10陆光华 , 张林让 , 谢智
10、波 等 . 数字信号处理 M. 西安 : 西安电子科技大学出版社 , 2005, 10. 11李征 , 李成书 , 王宏斌 等 . 基于 Matlab 的 IIR 数字滤波器的设计与实现 J.数字通信 , 2009, 9, 36(6):75 77. 12薛年喜 . MATLAB 在数字信号处理中的应用 M. 北京 : 清华大学出版社 , 2008, 1. 13李益华 . MATLAB 辅助现代工程数字信号处理 M. 西安 : 西安电子科技大学出版社 , 2010, 5. 14刘彬 .MATLAB 环 境下 IIR 滤波器设计、仿真与验证 J.电子测量技术 ,2011,4,34(4):7 9. 15庞建丽 ,高丽娜 .基于 Matlab 的 IIR 数字滤波器设计方法比较及应用 J.现代电子技术 ,2011,1,3(11):103 105. 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日
