用雙線性變換法設計IIR濾波器
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2 IIR濾波器的MATLAB實現
模擬型濾波器的設計過程,步驟繁瑣,計算量大。在MATLAB中,我們可以直接根據所給定的數字濾波器指標調用特定的函數來確定濾波器的系統函數。具體實現過程如下(程序的主要部分,且只返回數字濾波器的階數和截止
頻率):
為調用階數選擇函數,下面的指標已經把Wp和Ws對π進行了歸一化,且函數中返回的頻率也是歸一化頻率。

同理可實現ChebyshevI、ChebyshevII、ellipSe數字濾波器。Butterworth型和ellipke型系統的幅頻和相頻特性如圖l;ChebyshevI與ChebyshevII系統的幅頻和相頻特性如圖2(頻率為對π歸一化頻率)。

3 結論
從圖中我們可以看出,ButterWorth濾波器的頻率特性是平坦的,沒有出現波動,即幅度隨著頻率單調遞減,它的相頻特性接近于分段特性。而橢圓濾波器幅頻特性存在著波紋(圖中由于坐標比例的關系,只能畫出通帶波紋,阻帶波紋則無法顯示);同時,它不具備線性相位特性。兩種契比雪夫濾波器的頻率特性如圖所示。從中可知道,這兩種濾波器的幅頻特性都有著波動(其中,由于CII型濾波器是在阻帶中出現等波動,因此無法表示出來),它們不具備線性相位特性。
為了比較這四種濾波器的性能高低,我們比較了實現相同的指標所需的最低濾波器階數:Nbutt=14;Nchebl=8;Ncheb2=8;Nelli=6。
這樣可以清楚地看出:ButterWorth濾波器需要最高的階數14;兩種契比雪夫濾波器所需要的階數是一樣的8階,說明它們具有相同的性能;而橢圓濾波器具有最小的階數4,說明它的性能在這個意義上是最優的。
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