1-7号课题设计的要求及模板

课程设计一、总体要求1.课程设计报告交打印稿5000字左右，同时向导师提交电子稿，内容必须齐全、完整、工整，排版格式参考毕业设计要求。2.学生完成的仿真要结果正确。3.课程设计成绩按照设计报告和操作情况综合给出，要求设计报告独立完成，鼓励创新。凡是两份完全一样的设计，两人都按不及格处理。凡没有请假不按时提交课程设计报告者，按不及格处理。附：课程设计报告样例课程设计报告课程名称：学生姓名：学号：专业班级：指导教师：完成时间：201？年？月？日报告成绩：评阅意见：评阅教师日期XXXXXXXX的设计1.课程设计目的通过对常用数字滤波器的设计和实现，掌握数字信号处理的工作原理及设计方法；熟悉用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法，掌握利用数字滤波器对信号进行滤波的方法，掌握数字滤波器的计算机仿真方法，并能够对设计结果加以分析。2.课题要求采用双线性变换法设计一IIR数字带通滤波器，抽样频率为1sfkHz，性能要求为：通带范围从250Hz到400Hz，在此两频率处衰减不大于3dB,在150Hz和500Hz频率处衰减不小于20dB，采用巴特沃思型滤波器。3.设计原理3.1双线性变换原理先用非线性频率压缩方法，将整个频率轴上的频率范围压缩到/~/TT之间，再用1zesT转换到Z平面上。也就是说，第一步先将整个S平面压缩映射到1S平面的/~/TT一条横带里；第二步再通过变换关系将此横带变换到整个Z平面上去。这样就使平面与Z平面建立了一一对应的单值关系，消除了多值变换性，也就消除了频谱混叠现象，映射关系如图1所示。图1双线性变换的映射关系为了将S平面的整个虚轴j压缩到1S平面1j轴上/~/TT段，可以通过以下的变换实现1tan()2T（1）表1列出了将给定的对数字滤波器接转换为对低通模拟滤波器的和转换公式。表1双线性变换和频率预校正的计算公式变换类型变换关系频率预校正备注低通变换zzs112tan2TTf2其中，T为抽样周期，f为模拟频率中心频率21210sinsin)sin(cos其中，21,分别为数字带通滤波器通带的上下边界角频率，或数字带阻滤波器阻带的上下边界角频率。4.设计思路4.1设计步骤为了将S平面的整个虚轴j压缩到1S平面1j轴上/~/TT段，可以通过以下的变换实现……（1）……（2）……（4）………………………4.2设计过程(1)对应的各数字的频率4.0210020211sff8.0222sff56.0211sssff7.0222sssff(2)求D1，E1。采用归一化原型80000c的低通滤波器作为变换原型，则低通到带阻的变换中所需常数D1，E1分别为581202.0tan80000)2tan(121cD4.0cos6.0cos2)2cos()2cos(2cos2121201E(3)求st。它是满足数字带阻滤波器要求的归一化原型模拟低通滤波器的阻带起始频率，所以有：4695001874.0309.052308.0)56.0sin(coscossin01111stststD1680005878.0309.052308.0)7.0sin(coscossin01222stststD应该取st=min(21,stst),这是因为在较小的频率处如果满足衰减要求，则在较大的频率处一定满足衰减要求。所以st=168000。(4)求N。N是归一化原型模拟低通滤波器的阶数。将st代入巴特沃思低通滤波器频率响应的公式NkkNcssss1)()(可求得。按程序运行结果得N=3。(5)求)(sLP，根据求得的N，查表可求得)(sLP。)8660254.05000000.0)(8660254.05000000.0)(0000000.1(1)(jsjsssLP(6)求数字带阻滤波器的系统函数)(zBR，1)1(21121)()(zzEzDsLPBRsz也可按程序求出i,i.再用分式NiiNiizzz11011)(，所以有6543216543212515.02175.01587.16567.07724.15491.015020.03542.05893.17149.05893.13542.05020.0)(zzzzzzzzzzzzz5．实验程序及结果5.1实验程序w2=2.*pi.*(fp2./fsa);wp1=2*pi*fp1*T;wp2=2*pi*fp2*T;ws2=2.*pi.*(fs2./fsa);cosw0=(sin(w1+w2))./(sin(w2)+sin(w1));w0=acos(cosw0);bw=wp2-wp1;Wp=(cosw0-cos(w2))./sin(w2);Ws=(cosw0-cos(ws2))./sin(ws2);[N,omgn]=cheb1ord(Wp,Ws,Rp,As,'s')5.2实验结果图2数字带阻滤波器的幅频响应图及相频特性图6.心得体会在之前数字信号与处理的学习以及完成课后的作业的过程中，已经使用过MATLAB，对其有了一些基础的了解和认识。通过这次练习是我进一步了解了信号的产生、采样及频谱分析的方法。以及其中产生信号和绘制信号的基本命令和一些基础编程语言。让我感受到只有在了解课本知识的前提下，才能更好的应用这个工具；并且熟练的应用MATLAB也可以很好的加深我对课程的理解，方便我的思维。这次设计使我了解了MATLAB的使用方法，学会分析滤波器的优劣和性能，提高了分析和动手实践能力。同时我相信，进一步加强对MATLAB的学习与研究对我今后的学习将会起到很大的帮助。在课程设计中也出现了很多问题，主要有以下几个方面：(1）对IIR滤波器的设计原理掌握不牢，在设定通带阻带频率上碰到点麻烦。在经过很多的尝试以后，我们采用了巴特沃思低通滤波器，并把阻带通带设定在了一个合理的位置上。(2）对Matlab相关函数不太了解，很多函数都是现学的。对于Matlab里面的各种滤波器的函数也不时很了解，经过了大量的实验之后，才有了本实验程序与结果。(3）在结果屡试都达不到要求的情况下，很急躁导致程序出现细微的错误都察觉不出来。后经过多次检查及翻阅书籍才达到要求。7.参考资料[1]丁玉美，高西全.数字信号处理.西安：西安电子科技大学出版社,2010[2]A.V.奥本海姆，R.W.谢弗.数字信号处理.北京：科学出版社,2009……