基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计及DSP实现

贵州师范大学物理与电子科学学院 蒋渊渊 张 旺

基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计及DSP实现

贵州师范大学物理与电子科学学院 蒋渊渊 张 旺

【摘要】在实际含噪的情况下对信号进行处理的时候，难免会将噪声等信号混入原始信号，这就要对信号进行滤波［1］。而滤波可以通过滤波器实现，将原始信号通过特定的滤波器（高通，低通，带通，带阻）把不必要的信息滤除，保留有用信息。可见，滤波器在信号处理中有着举足轻重的作用。滤波器主要分为数字滤波器和模拟滤波器两种，本文所做的工作是基于MATLAB的无限长单位冲激响应（iir）数字滤波器的设计，以及利用dsp试验箱来验证所设计的iir数字滤波器的可行性。

【关键词】信号处理；滤波；MATLAB；iir数字滤波器

0 引言

IIR数字滤波器又有两种设计方法［2］：I.利用模拟滤波器进行设计。这种方法可以利用模拟滤波器现有的资源（巴特沃斯，椭圆，契比雪夫等模型），先将模拟滤波器设计出来，然后再根据预定的指标将其转换成满足要求的数字滤波器。II.最优化设计法。这种方法中主要有两种最优化法则：均方误差最小准则和最大误差最小化准则。无论是哪种设计的方法，设计的本质就是找到h（n）或者系统函数的分子分母所对应的系数。

本文利用利用MATLAB坏境中的fdatool工具以及模拟滤波器中的椭圆模型，根据所给的任务要求找到满足要求的性能指标，从而找到分子分母的系数，，将其进行量化转换为CCS环境下的系数，再利用DSP实验箱以及CCS软件进行验证所设计的低通滤波器。

1 基于MATLAB设计IIR滤波器

图1 低通滤波器

通过滤波器的设计，可以得到一组系统函数的分子分母的系数，经量化转换成CCS环境下的数据后得：

N=4；

b=［32767 8844 32767； 32767 -32768 32767］

a=［32767-32768 20599； 32767 -32768 28948］

2 DSP实现

连接DSP实验箱，在CCS软件环境下进行实现iir数字滤波器的设计。在CCS中新建工程文件，将编好的程序文件添加到工程文件中，然后把fdatool中设计到的系统函数的分子分母的系数存储到对应的文件中，编译并下载。

为了方便观察，显示出实际波形，通过在view中设置输入输出窗口，修改相对应的开始地址以及dsp实验箱的数据类型（16位有符号整型）。然后设置断点和探针点。最终的结果如图2（a）（b）所示。

图2（a） 输入

图2（b） 输出

3 结语

IIR数字滤波器因其结构简单，内存占用小，有较快的运算速度等特点被广泛使用［3］。本文通过MATLAB对低通数字滤波器的设计以及利用DSP实验箱进行了验证，设计了低通的iir数字滤波器，从图2（a）的输入到图2（b）的输出，很清楚的能够看到将不满足要求的信号f2和f3都滤除掉，得到想要的信号f1，满足了设计要求。以低通数字滤波器为例，用类似的方法，还可以设计得到高通，带通，带阻的iir数字滤波器。这种设计方法可以很方便的设计出符合要求的滤波器，具有很强的实用性。

参考文献

［1］张萍.基于DSP的IIR低通数字滤波器的设计与实现［J］.江南大学学报，2014，13（1）∶67-71.

［2］严慧，于继明.基于MATLAB的IIR数字滤波器设计［J］.软件导刊，2013，12（1）.110-113.

［3］杨达亮，王巨丰.基于DSP的IIR数字滤波器的设计与实现［J］.电子技术应用，2002（11）∶116-117.

［4］葛哲学.精通MATLAB［M］.北京∶国防工业出版社，2008.

［5］程佩青.数字信号处理教程［M］.清华大学出版社（第4版）.