低通滤波器课程设计

目录一题目规定与方案论证........................................................ 错误!未定义书签。

1.1（设计题题目）二阶有源低通滤波器............................................. 错误!未定义书签。

1.1.1题目规定.................................................................................. 错误!未定义书签。

1.1.2 方案论证................................................................................. 错误!未定义书签。

1.2（实训题题目）波形发生器与计数器............................................. 错误!未定义书签。

1.2.1题目规定.................................................................................. 错误!未定义书签。

1.2.2方案论证.................................................................................. 错误!未定义书签。

二电子线路设计与实现........................................................ 错误!未定义书签。

2.1二阶有源低通滤波器........................................................................ 错误!未定义书签。

2.2十位二进制加法计数器电路设计.................................................... 错误!未定义书签。

巴特沃斯数字低通滤波器课程设计目录1.题目.......................................................................................... .22.要求 (2)3.设计原理 (2)3.1 数字滤波器基本概念 (2)3.2 数字滤波器工作原理 (2)3.3 巴特沃斯滤波器设计原理 (3)3.4脉冲响应不法 (5)3.5实验所用MATLAB函数说明 (7)4.设计思路 (9)5、实验内容 (9)5.1实验程序 (9)5.2实验结果分析 (13)6.设计总结 (13)7.参考文献 (14)一、题目：巴特沃斯数字低通滤波器二、要求：利用脉冲响应不变法设计巴特沃斯数字低通滤波器，通带截止频率100HZ,阻带截止频率120Hz,采样频率1000HZ，通带最大衰减为0.5HZ，阻带最小衰减为10HZ，画出幅频、相频相应曲线。

并假设一个信号x(t)=sin(2*pi*f1*t)+sin(2*pi*f2*t),其中f1=50HZ,f2=200HZ。

用此信号验证滤波器设计的正确性。

三、设计原理1、数字滤波器的基本概念所谓数字滤波器，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，或者滤波器除某些频率成分的数字器件或程序，因此，数字滤波的概念和模拟滤波相同，只是的形式和实现滤波方法不同。

正因为数字滤波通过数值运算实现滤波，所以数字滤波处理精度高、稳定、体积小、质量轻、灵活、不存在阻抗匹配问题，可以实验模拟滤波器无法实现的特殊滤波功能。

如果要处理的是模拟信号，可通过A\DC和D\AC,在信号形式上进行匹配转换，同样可以使用数字滤波器对模拟信号进行滤波。

2、数字滤波器的工作原理数字滤波器是一个离散时间系统，输入x(n)是一个时间序列，输出y(n)也是一个时间序列。

如数字滤波器的系统函数为H(Z),其脉冲响应为h(n),则在时间域内存在下列关系y(n)=x(n) h(n)在Z域内，输入输出存在下列关系Y(Z)=H(Z)X(Z)式中，X(Z),Y(Z)分别为输入x(n)和输出y(n)的Z 变换。

课程设计--二阶低通滤波器设计1. 理论基础二阶低通滤波器（second-order low-pass filter）属于电子滤波器的一种。

在电子信号处理中，低通滤波器（low-pass filter）是指可以滤掉高频部分，只保留信号中低频部分的滤波器。

二阶低通滤波器可以更加有效的滤掉高频部分，有更好的频率响应特性。

2. 实验目的设计一个二阶低通滤波器，学习和掌握滤波器的设计方法和理论基础。

3. 实验器材- 电阻器- 电容器- 运放（OPAMP）4. 实验步骤步骤1：选择设定滤波器的截止频率fc，以及质量因数Q值。

其实这两个参数是相互影响的，如果截止频率增大，Q值也需要增大；如果Q值增大，则截止频率也需要增大。

具体选择需要根据实际需求和设计条件来确定。

步骤2：根据所选择参数，计算出滤波器的电路参数，包括电容器和电阻器的阻值和电容值。

步骤3：按照电路图进行电路连接和布线。

步骤4：进行实验测试。

可以使用信号发生器输入测试信号，观察输出信号波形和频率响应特性。

5. 实验结果根据实际需要和设计条件，选择合适的截止频率和Q值，设计出二阶低通滤波器电路，进行实验测试。

观察输出信号波形和频率响应特性。

6. 实验注意事项- 实验时需要注意硬件电路的连接问题；- 工作电压选择和滤波器电路的工作范围匹配；- 实验测试时需要合理地选择信号频率和振幅，避免过高的信号幅值造成硬件模块损坏，或者信号失真等问题。

7. 实验拓展- 可以进行滤波器级数的增加，设计更高阶的滤波器电路；- 可以修改电路参数和工作电压，观察滤波器的频率响应曲线变化；- 可以将低通滤波器改成高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等，进行不同类型滤波器的设计。

电子综合课程设计课程名称电子技术综合课程设计院（系）机电学院专业电子科学与科技班级10电子（一）班学号201010330140姓名黄玉燕指导老师杨波课程设计题目低通滤波器的设计程设计的内容及要求：一、设计说明设计一个低通滤波器。

低通滤波器在工业现场主要用于信号的滤波，提高有效信号的信噪比。

实际环境下的有效信号一般是传感器输出信号或通信传输的信号。

目前随着计算机技术的快速发展，诞生了很多方便的设计软件，例如：TI公司的FilterPro,就是一款很好的滤波器设计软件，本次设计建议使用。

二、技术指标1．截止频率10Hz，通带增益20dB；截止带增益-30dB。

三、设计要求1．设计建议采用TI公司的FilterPro滤波器设计软件。

2．输入信号为正弦波，要求通过示波器观测输入输出的相位差。

3．要求将输出正弦波整形为方波并设计电路测量输出方波信号频率。

4．可以考虑频率输出信号与频率测量电路之间增加光电隔离。

5．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。

四、实验要求1．根据技术指标制定实验方案。

2．部分仿真或实际验证所设计的电路。

3．进行实验数据处理和分析。

五、推荐参考资料1.姚福安. 电子电路设计与实践[M]济南：山东科学技术出版社，2001年2.阎石. 数字电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年3.刘贵栋主编.电子电路的Multisim仿真实践[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008年4.童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础,[M]北京：高等教育出版社，2007年.一、概述滤波器（filter），是一种用来消除干扰的器件，它的主要作用是让有用信号尽可能无衰减的通过，对无用信号尽可能大的衰减。

其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。

低通滤波器是一个可以通过低频信号，但是对于高频信号会产生抑制或衰减的部件。

理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值应为零。

电路基础课程设计巴特沃斯低通滤波器设计目标:通带边界频率ωc=4396rad/s (f c=700Hz);通带最大衰减αmax=3dB;阻带边界频率ωs=26376rad/s(f s=4200Hz); 阻带最小衰减αmin=30dB;1.设计步骤⑴设计电压转移函数①将给定的电压衰减技术指标进行频率归一化选取归一化角频率ωr=ωc，这样通带边界频率Ωc=ωc/ ωr=1,阻带边界频率Ωs=ωs/ ωr=ωs/ωc。

②根据归一化的技术指标求出电压转移函数巴特沃斯低通滤波器的阶数n=Log(100.1αmin−1) 2Log(Ωs)带入数据求得n=1.93 取整得n=2由a k=2sin(2k−1)π2n，b k=1和H(s)=U out(s)U in(s)=∏A ks2+a k s+b kn2k=1可得到电压转移函数H(s)=U out(s)U in(s)=1s2+√2s+1将转移函数进行反归一化，即另s=sωc 得到实际转移函数H(s)=U out(s)U in(s)=1s243962+√2s4396+1⑵转移函数的实现选取下图作为实现转移函数的具体电路：列节点方程求解转移函数节点1 U1(1R1+1R2+s∗C1)−1R1U in−1R2−s∗C1∗U2=0节点2 (1R2+s∗C2)U2−1R2U1=0又有U out=U3解得H(s)=U outU in=11+(R2+R2)s∗C2+C1C2R1R2s2对比解得的电压转移函数和推得的电压转移函数里各项的系数并且令R1= R2,C1=1μF,可以得到C1=11000000F=1μFR1=250000√21099Ω=321.705ΩR2=250000√21099Ω==321.705ΩC2=12000000F=0.5μF因实验室没有0.5μF的电容因此取C2=0.47μF2.计算机仿真⑴软件环境：Multisim 10⑵电路图：⑶仿真结果：①700Hz下的波形图②4200Hz下的波形图③波特图◎700Hz下衰减2.673dB◎4200Hz下衰减30.491dB3．实验室实际操作因实验室没有0.5μF的电容和321.705Ω的电阻，因此取C2=0.47μFR1=R2=330Ω实际连电路时，选取集成电路块的第1、2、3引脚分别作为放大器的输出端、负端和正端，第4和11引脚作为供电端，C2一端连接电压源的接地线。

2010/2011学年第 2 学期学院：信息与通信工程学院专业：电子信息科学与技术学生姓名：学号：课程设计题目：低通滤波器设计起迄日期： 6 月 13 日～6月 24日课程设计地点：指导教师：系主任：下达任务书日期: 2011 年 6 月12 日课程设计任务书课程设计任务书目录1 设计目的及要 (5)1.1设计目的 (5)1.2设计内容和要求 (5)2设计原理 (5)2.1 FIR滤波器 (5)2.2窗函数 (6)2.3矩形窗 (7)3设计过程 (8)3.1设计流程图 (8)3.2 产生原始信号并分析频谱 (8)3.3 使用矩形窗设计不同特性的数字滤波器 (10)3.4 信号滤波处理 (11)4 实验结果及分析 (12)5 课程设计心得体会 (12)6 参考文献 (13)附录： (14)低通滤波器的设计1 设计目的及要求1.1设计目的设计一种低通滤波器并对信号进行滤波。

低通滤波器的作用是滤去信号中的中频和高频成分,增强低频成分。

要求做到:1.了解MATLAB的信号处理技术；2.使用MATLAB设计低通滤波器,掌握其滤波处理技术；3.对滤波前和滤波后的波形进行时域和频域比较。

1.2设计内容和要求1.熟悉有关采样,频谱分析的理论知识,对信号作频谱分析；2.熟悉有关滤波器设计理论知识,选择合适的滤波器技术指标,设计低通滤波器对信号进行滤波,对比分析滤波前后信号的频谱；3.实现信号频谱分析和滤波等有关MATLAB函数；2设计原理本次课程设计,我们主要是基于矩形窗的FIR滤波器来设计一个低通滤波器。

2.1 FIR滤波器FIR滤波器即有限抽样响应因果系统,其单位抽样响应h<n>是有限长的；极点皆位于z=0处；结构上不存在输出到输入的反馈,是非递归型的。

其系统函数表示为：普通的FIR滤波器系统的差分方程为：式中：N为FIR滤波器的抽头数；x<n>为第n时刻的输入样本；h<i>为FIR滤波器第i级抽头系数。

课程设计题目：低通滤波器设计学生姓名：学号：院系：专业班级：指导教师姓名及职称：起止时间：课程设计评分：低通滤波器设计1.低通滤波器概述低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。

而低通滤波器又可以分为无源低通滤波器和有源低通滤波器。

无源低通滤波器仅由无源元件（电阻、电容、电感）组成，而有源则有无源元件和有源元件（双极型管、单极性管、集成运放）共同组成。

在设计低通滤波器前，因先明白滤波器的性能参数截止频率c f 、放大倍数V A 、Q 和BW 。

1.1低通滤波器的主要技术指标（1）通带增益Avp通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大倍数，性能良好的LPF 通带内的幅频特性曲线是平坦的，阻带内的电压放大倍数基本为零。

（2）通带截止频率fp其定义与放大电路的上限截止频率相同，通带与阻带之间称为过渡带，过渡带越窄，说明滤波器的选择性越好。

1.2 简单一阶低通有源滤波器一阶低通滤波器的电路，特点是电路简单，阻带衰减太慢，选择性较差。

当f = 0时，电容器可视为开路，一阶低通滤波器的传递函数与一阶RC 低通环节的增益频率表达式差不多，只是缺少通带增益Avp 这一项。

1.3简单二阶低通有源滤波器为了使输出电压在高频段以更快的速率下降，以改善滤波效果，再加一节RC 低通滤波环节，称为二阶有源滤波电路。

它比一阶低通滤波器的滤波效果更好。

2.低通滤波器设计2.1低通滤波器基本电路图1图1此电路为一个二阶低通滤波器，一个二阶低通滤波器包含两个RC 支路2.2低通滤波器参数设计设计一个截止频率kHz f c 2=，增益2=V A 的低通滤波器，图2 截止频率c f ，电容C 及参数K 的对应关系K=Cf c 100选择截止频率kHz f c 2=，选择电容C 的容量为0.01F μ，根据图2，则参数K 为5，根据表1，825.12565.251=⨯=R ，取12.8k 65.25130.552=⨯=R ，取25.6k46.16292.353=⨯=R ，取16.5k C1=0.15C=1.5nF3.低通滤波器仿真电路图图3 低通滤波器仿真电路图图4 仿真幅频特性结果图利用当p f f =，有up u A A 707.0≈，所以从仿真结果可以看出，mdB A dB A kHz f VC V c 52.920,28.1,977.1===，基本满足设计的要求。

电子线路课程设计课程名称电子线路课程设计院（系）电子信息工程学院专业通信工程班级学号姓名设计题目低通滤波器一．设计任务和要求：设计一个低通滤波器。

设计要求：（禁止使用集成模块）①截止频率：100KHz②通带增益：20dB③截止带增益：-30dB二．设计设备：低通滤波器在工业现场主要用于信号的滤波，提高有效信号的信噪比。

实际环境下的有效信号一般是传感器输出信号或通信传输的信号。

目前随着计算机技术的快速发展，诞生了很多方便的设计软件。

此次课程设计的模拟仿真，我选择使用Filter Wiz RRO.Filter Wiz Pro是一款很好的滤波器设计软件。

三．概述滤波器（filter），是一种用来消除干扰的器件，它的主要作用是让有用信号尽可能无衰减的通过，对无用信号尽可能大的衰减。

其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。

本设计为低通滤波器，低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。

通过采用Filter Wiz RRO滤波器设计软件，通过输入截止频率100K Hz，通带增益20dB；截止带增益-30dB后经过自动分析处理后直接算出滤波器的性能及所有滤波器原件的值得到低通滤波器电路图。

四．方案论证：本设计的方案为通过采用Filter Wiz Pro滤波器设计软件设计出符合条件的低通滤波器。

Filter Wiz Pro是一款功能强大的滤波器设计软件，其能够帮助用户设计软件，并可进行低通、高通、带通和带阻滤波器等设置。

尽管低通滤波器在现代电子学领域的地位越来越重要，但其设计及定型工作仍是冗长乏味且耗时巨大的。

不过现在有了Filter Wiz Pro，用户就可以比较迅速地设计、优化和仿真一套完整的多级有源滤波器解决方案。

软件使用了精选的TI运算放大器和TI供应商合作伙伴提供的无源组件，因此起可帮助用户设计出最佳的滤波器，并且，软件还可通过对比带宽、电流、成本和其他参数对增益带宽进行评估，为用户的设计选择最佳的运算放大器。

D S P课程设计学院:专业年级:姓名:学号:课题: FIR滤波器设计指导老师:日期：2016年7月2日一、设计目标功能描述：FIR 低通滤波器是滤除掉高于截至频率的信号，容许低于截止频率的信号通过的电子滤波装置，故称低通滤波器。

内容：1）设计FIR 低通滤波器2）使用CCS 的simulator 进行滤波特性测试参数:FIR 低通滤波器通带频率为5000Hz ，采样频率为20000Hz 。

二、算法研究数字滤波是将输入的信号序列，按规定的算法进行处理，从而得到所期望的输出序列，FIR 滤波器的差分方程为：∑-=-=10)()(N k k k n x a n y对上式进行Z 变换得到FIR 滤波器的传递函数为：()()()∑-=-==10N i k k z b z X z Y z H 由上式可以看出，H(z)是1-z 的N-1次多项式，它在z 平面内有N-1个零点，同时在原点处有N-1个重极点。

N 阶滤波器通常采用N 个延迟单元、N 个加法器与N+1个乘法器，取图中(a)、(b)两种结构。

图FIR滤波器的一般结构因为FIR滤波器的单位抽样响应是有限长的，所以它永远是稳定的。

另外，若对 h(n)提出一些约束条件，那么可以很容易地使 H(z)具有线性相位，这在信号处理的很多领域是非常重要的。

FIR滤波器的设计任务，是要决定一个转移函数H(z)，使它的频率响应满足给定的要求。

这里所说的要求，除了通带频率ω、阻带频率及两个带上p的最大和最小衰减∂和s∂外，很重要的一条是保证H(z)具有线性相位。

p三、相应参数的计算1、FIR滤波器的MATLAB实现MATLAB是一种功能强、效率高、便于进行科学和工程计算的交互式软件包，它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，为用户提供了方便、友好的界面环境。

MATLAB中的工具箱（Toolbox）包含了许多实用程序。

它提供了多种FIR滤波器设计方法。

用fir1函数设计FIR滤波器fir1函数用来设计标准频率响应的基于窗函数的FIR滤波器，可实现加窗线性相位FIR数字滤波器的设计。

电气工程学院有源低通滤波器课程设计设计题目：有源低通滤波器设计学号：姓名：同组人：指导教师：设计时间：2012年11月20号设计地点：电气学院实验中心指导教师签字：年月日学生姓名：指导教师：一、课程设计题目：有源低通滤波器设计二、课程设计要求1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，独立进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整；2. 查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数，对设计方案进行仿真；3. 完成预习报告，报告中要有设计方案，设计电路图，还要有仿真结果；4. 进实验室进行电路调试，边调试边修正方案；5. 撰写课程设计报告——最终的电路图、调试过程中遇到的问题和解决问题的方法。

三、进度安排2．执行要求课程设计共5个选题，每组不得超过2人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的详细电路（包括计算和器件选型）。

严禁抄袭，严禁两篇设计报告雷同。

摘要滤波器用于对信号的频率具有选择性的电路，它的功能是使特定频率范围内的信号通过，有源滤波器被广泛用于信息处理、数据传送等电路中。

在对二阶有源低通滤波器的原理进行分析的基础上，采用2个2阶低通滤波电路级联的方案，设计了基于巴特沃斯逼近的4阶有源低通滤波器。

在Multisim软件中使用虚拟示波器、波特图示仪等设备，对设计的滤波器的交流特性进行仿真，并对仿真结果进行了分析，其交流特性符合理论设计，具有一定的参考价值。

关键词：滤波器，有源低通，巴特沃斯，multisimAbstractAbstract：Filter is the circuit which has a selective for the frequency of signals，its function is to make a specific range offrequency through．Source filter is widely used for information processing and data transmission circuit．Based on the analysis of principle of 2nd Source low passed filter，by using the Scheme of cascading two 2nd source low-passed filter and themethod of examining the table，the 4nd source low-passed filter based on Butterworth is designed．By using the oscilloscopeand Bode plotter in Multisim ，the AC Features of this Filter was Simulated，and the sim ulation results were analyzed，it SAC features met with theory design and has certain reference value．Key words: Source low—passed filter，Butterworth，Multisim目录摘要 (3)Abstract (3)目录 (4)第一章系统方案设计 (1)1.1 滤波器介绍 (1)1.2 有源低通滤波器的设计要求 (1)1.2.1设计内容 (1)1.2.2设计要求 (1)1.2.3元器件 (1)1.2.4考核标准 (1)1.3芯片介绍 (2)1.4有源低通滤波器的设计原理 (2)1.5有源低通滤波器的设计方案 (3)第二章仿真 (5)2.1仿真电路图 (5)2.2 仿真结果分析 (5)2.2.1瞬态特性分析 (5)2.2.2频率特性分析 (7)第三章电路调试 (10)3．1实物面包板图 (10)3．2调试最终元器件阻值 (11)3．3 PCB制版 (12)第四章结论 (13)第五章心得体会与建议 (14)参考文献 (15)附录1：元器件清单 (16)第一章系统方案设计1.1 滤波器介绍滤波器用于对信号的频率具有选择性的电路，它的功能是使特定频率范围内的信号通过，而阻止其他频率的信号通过。

大连理工大学城市学院模拟电子电路课程设计低通滤波器报告范文第一章设计任务1.1项目名称：低通滤波器本项目的主要内容是设计并实现一个压控低通滤波器，其上限频率为1500赫兹，并满足带外每十倍频程大于40分贝衰减的要求。

该电路运用了所学的大部分模拟电子电路知识。

1.2项目设计说明本项目主要用来实现设计题通滤波器。

1.2.1设计任务和要求设计一个压控低通滤波器，其上限频率为1500赫兹，并满足带外每十倍频程大于40分贝衰减的要求。

1.2.2进度安排1.3项目总体功能图第二章需求分析2.1问题基本描述将RC无源低通滤波器的输出端接同相比例运算电路的输入端即可构成一个一阶低通滤波器。

2.2系统问题分解及功能基本要求1）实现低于fp2的信号能够通过设计一个RC低通滤波器，使得其截止频率为fp2，即当有信号输入时，只有低于fp2的信号可以通过，高于fp2的信号将被过滤掉。

2）实现高于fp1的信号能够通过设计一个RC高通滤波器，使得其截止频率为fp1，即当有信号输入时，只有低于fp1的信号可以通过，高于fp1的信号将被过滤掉。

3）压控电压源二阶带通滤波电路设计运算放大器设计为同相接法，滤波器的输入阻抗较高，输出阻抗较低，滤波器相当于一个电压源。

其优点是：电路性能稳定，增益容易调节。

24）无限增益多路负反馈二阶带通滤波电路设计运算放大器为反相接法，由于放大器的开环增益无限大，反相输入端可视为虚地，输出端通过电容和电阻形成两条反馈支路。

其优点是：输出电压与输入电压的相位相反，元件较少，但增益调节不方便。

5）滤波器的阶数的设计滤波器的阶数是指在滤波器的传递函数中有几个极点.阶数同时也决定了转折区的下降速度，一般每增加一阶(一个极点)，就会增加一20dBDec(一20dB每十倍频程)。

要设计二阶滤波器，即设计的电路电压增益在过渡带下降速率为40dB/十倍频。

2.3设计原理将RC无源低通滤波器的输出端接同相比例运算电路的输入端即可构成一个一阶低通滤波器。

低通滤波器matlab课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解低通滤波器的原理和数学模型；2. 掌握使用MATLAB进行低通滤波器的设计与实现；3. 学会分析低通滤波器的频率特性及其在实际应用中的作用。

技能目标：1. 能够运用MATLAB软件设计不同类型的低通滤波器；2. 能够通过调整滤波器参数，优化滤波效果；3. 能够利用所学的知识解决实际信号处理问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对信号处理领域的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性；3. 培养学生的团队协作意识，提高沟通与交流能力。

课程性质：本课程为电子信息工程及相关专业的高年级学生设计，结合了理论知识与实践操作。

课程以低通滤波器的设计为主线，通过MATLAB软件的运用，使学生更好地理解信号处理技术。

学生特点：学生已具备一定的电路基础和MATLAB编程能力，具有较强的学习能力和动手实践能力。

教学要求：课程要求学生在掌握低通滤波器理论知识的基础上，通过MATLAB 软件实现滤波器的设计与优化。

教学过程中注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力，将理论知识与实际应用紧密结合。

通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程打下坚实基础。

二、教学内容1. 理论知识：- 低通滤波器的基本概念与分类；- 低通滤波器的传递函数与频率特性分析；- MATLAB环境下滤波器设计的基本原理。

2. 实践操作：- 使用MATLAB设计不同类型的低通滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫等）；- 分析和调整滤波器参数，观察滤波效果的变化；- 对实际信号进行处理，验证滤波器的性能。

3. 教学大纲：- 第一周：低通滤波器的基本概念与分类，介绍相关教材章节；- 第二周：低通滤波器的传递函数与频率特性分析，结合教材相关内容；- 第三周：MATLAB环境下滤波器设计原理，结合教材实例进行讲解；- 第四周：实践操作，指导学生使用MATLAB设计低通滤波器，并进行性能分析；- 第五周：课程总结与作业布置，巩固所学知识。

V=课程设计报告书姓名:班级：学号:时间:设计题目用双线性变换法设计IIR数字低通滤波器设计要求1. 通过实验加深对双线性变换法设计IIR滤波器基本方法的了解.2. 了解MATLAB有关双线性变换法的子函数。

3．掌握用双线性变换法设计数字低通滤波器的方法。

本次课程设计是采用双线性变换法基于MATLAB设计一个IIR数字低通滤波器, 其中要求通带截止频率为ωp=0.25π;通带最大衰减Rp=1dB;阻带最小衰减As=15dB;阻带截止频率ωs=0.4π;滤波器采样频率Fs=100Hz.设计过程摘要: 根据IIR滤波器的特点, 在MATLAB坏境下用双线性变换法设计IIR数字滤波器。

利用MATLAB设计滤波器, 可以随时对比设计要求和滤波器特性调整参数, 直观简便, 极大的减轻了工作量, 有利于滤波器设计的最优化。

1.关键词：双线性变换法 , 数字滤波器 , MATLAB , IIR2.设计原理与步骤1.1设计原理滤波器的种类很多, 从功能上可分为低通、高通、带通和带阻滤波器, 每一种又有模拟滤波器和数字滤波器两种形式。

如果滤波器的输人和输出都是离散时间信号, 则该滤波器的冲击响应也必然是离散的, 这种滤波器称之为数字滤波器。

数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统, 通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。

数字滤波器也是具有一定传输选择特性的数字信号处理装置, 其输入、输出均为数字信号, 实质上是一个由有限精度算法实现的线性时不变离散系统。

IIR数字滤波器采用递归型结构, 即结构上带有反馈环路。

IIR滤波器运算结构通常由延时、乘以系数和相加等基本运算组成, 可以组合成直接型、正准型、级联型、并联型四种结构形式, 都具有反馈回路。

数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性, 可分为两种, 即无限长冲激响应(IIR)数字滤波器和有限长冲激响应(FIR)数字滤波器。

IIR 数字滤波器的特征是, 具有无限持续时间冲激响应, 需要用递归模型来实现, 其差分方程为：（1-1）（1-2）设计IIR滤波器的任务就是寻求一个物理上可实现的系统函数H(z), 使其频率响应H(z)满足所希望得到的频域指标, 即符合给定的通带截止频率、阻带截止频率、通带衰减系数和阻带衰减系数。

低通滤波器课设报告一、引言二、设计原理1.低通滤波器的基本原理2.数字低通滤波器的设计基于数字信号处理的低通滤波器设计主要包括滤波器阶数、截止频率和滤波器类型的选择。

我们选择了一个二阶巴特沃斯滤波器作为我们的设计方案。

巴特沃斯滤波器具有频率响应平坦、相移小等特点，适用于对信号频率限制要求较高的场景。

三、系统设计和实现1.系统概述我们的低通滤波器系统采用了FIR滤波器结构，即有限脉冲响应滤波器。

采用FIR滤波器可以实现较好的抗混叠性能和线性相位响应。

2.系统设计流程系统设计流程包括滤波器参数选择、滤波器结构设计、滤波器系数计算以及滤波器性能评估。

我们通过MATLAB软件进行了系统设计和模拟验证。

3.系统实现我们使用MATLAB软件的DSP工具箱进行了滤波器设计和测试。

首先，我们选择了二阶巴特沃斯滤波器的类型，并设置了合适的截止频率和通带以及阻带的衰减比。

然后，利用MATLAB的FIR1函数计算出滤波器的系数。

最后，我们通过输入不同频率的信号来测试滤波器的性能。

四、实验结果和分析1.滤波器频率响应测试我们首先输入了一个频率为1kHz的正弦信号，并记录了滤波器的输出结果。

然后，我们通过FFT变换将信号频谱进行分析，并绘制出滤波器的频率响应曲线。

结果显示，在截止频率以下，滤波器的增益逐渐降低；而在截止频率以上，滤波器的增益基本为0，实现了对高频信号的滤除。

2.滤波器相位响应测试我们进一步测试了滤波器的相位响应。

通过将信号经过滤波器后，记录滤波器的输出信号和输入信号之间的相位差，并绘制出相位响应曲线。

结果显示，滤波器具有较小的相移，适用于对相位要求较高的应用。

3.滤波器性能评估我们对滤波器的性能进行了评估。

通过输入不同频率和幅度的信号，并测量滤波器的输出信号的频率和幅度响应，评估滤波器的失真程度和频率特性。

结果显示，滤波器具有良好的频率特性和信号失真程度。

五、总结与展望通过本次低通滤波器课设，我们设计并实现了一个基于数字信号处理的低通滤波器。

低通滤波器设计方案主要技术指标在S波段2GHz～4GHz辐射，场强为200V/m（应保留大于16.5dB 的余量）的电磁干扰下，负载应处于安全状态（负载两端电压应不大于150mV）。

电路应能承受15A的瞬间电流。

具有抗高电压静电。

物理接口设计要求输入端：采用1m长AFR-250-2×0.5导线连接方式。

输出端：采用屏蔽导线压在壳体上的插座输出方式，导线长为0.2m的AFP-1-2×0.35。

设计原理根据技术协议要求对S波段2G-4G的电磁干扰滤波进行屏蔽和电子线路滤波二个方面设计。

1屏蔽1.1外部屏蔽滤波器的输出线直接与负载相连，并且为裸露的导线，这样，即使再好的滤波器，由于导线的耦合作用，高频干扰同样在引出线上存在，所以将滤波器的输出线进行屏蔽，和负载的金属壳体组成常用的哑铃结构，达到屏蔽的效果。

在滤波器引出线上增加了屏蔽线。

如图1：金属外壳输出屏蔽金属外壳电缆输出线图1 屏蔽原理图输出屏蔽电缆与负载采用接插件连接，要求屏蔽电缆与接插件进行360º的电连接，达到屏蔽高频干扰的作用。

1.2 内部屏蔽对于微波频段干扰要达到有效的滤波，除滤波电路设置之外，滤波器的结构也必须充分考虑。

由于滤波器输入与输出端口都是普通导线，且处于滤波器的同侧，如果不采取适当的屏蔽措施，即使电路滤波性能良好，端口处导线之间的直接耦合也将倒置滤波器的抗干扰性能严重下降。

综合以上因素考虑，滤波电路分割成输入和输出两个相对独立的腔体，两块电路之间信号通过穿芯电容连接，有效避免了输入输出导线之间以及其它电路元件之间的相互耦合。

为保证电路板与外壳之间的良好接地，防止电磁信号经过缝隙在两个腔体之间产生耦合，两块电路板固定在同一块金属板的正反两面，金属板的四边通过导电胶、焊接等措施保证与壳体之间有效接地，边角等处缝隙尺寸远小于干扰信号的波长。

2 滤波电路设计所谓滤波，就是将不需要的干扰信号通过LC电路进行滤出，只通过有用的信号。

FIR低通滤波器的设计数字信号处理课程设计毕业设计目录1 技术要求 (1)2 基本原理 (1)2.1 FIR滤波器的设计 (1)2.2窗函数设计法 (2)2.3 各种窗函数 (4)3 滤波器的实现 (7)3.1 Simulink模块实现滤波器功能 (7)3.2 窗函数法编程实现滤波器功能 (8)3.2.1 窗函数的实现 (8)3.2.2 程序流程图 (9)3.2.3 滤波器仿真结果 (10)4 源程序代码 (16)5 结论 (21)6 心得体会 (21)7 思考题 (22)8 参考文献 (24)附录 (25)附录A Matlab相关函数及参数说明 (25)附录B 调试分析 (26)FIR低通滤波器的设计1 技术要求用窗函数法设计线性相位FIR低通滤波器。

要求通带截止频率ωc=π/4，单位脉冲响应h(n)的长度N=23。

绘出h(n)及其幅频响应特性曲线。

2 基本原理随着信息时代和数字世界的到来,数字信号处理已成为当今一门极其重要的学科和技术领域。

数字信号处理在通信、语音、图像,自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。

在数字信号处理中，滤波占有极其重要的地位。

数字滤波器是谱分析、雷达信号处理、通信信号处理应用中的基本处理算法，在系统设计中，滤波器的好坏将直接影响系统的性能。

现代数字滤波器可以用软件或设计专用的数字处理硬件两种方式来实现，用软件来实现数字滤波器优点是随着滤波器参数的改变，很容易改变滤波器的性能。

数字滤波器从功能上看，可分为低通、高通、带通、带阻滤波器。

数字滤波器根据其单位脉冲响应可分为IIR (Infinite Impulse Response) 无限长冲激响应滤波器和FIR (Finite Impulse Response) 有限长冲激响应滤波器两类。

IIR滤波器可以用较少的阶数获得很高的选择特性，但在有限精度的运算中可能出现不稳定现象，而且相位特性不好控制。