MATLAB数字滤波器设计与仿真：基于巴特沃斯滤波的实验详解

本实验报告主要针对"基于MATLAB的数字滤波器设计及滤波仿真"展开，着重于探索数字信号处理技术在通信行业和电子计算机领域中的应用。实验以山东科技大学电工电子实验教学中心为背景，旨在让学生深入理解IIR（无限 impulse response）和FIR（finite impulse response）数字滤波器的基本概念、设计原理和方法，通过MATLAB语言和Signal Processing Toolbox实现滤波器设计。 实验的核心内容包括以下三个方面： 1. **编程法设计滤波器**：通过MATLAB编程，学生亲手设计低通、高通和带通滤波器。关键的函数如`buttord`用于计算巴特沃斯滤波器的阶数N和3dB截止频率wc，其参数`wp`和`ws`分别代表滤波器的通带和阻带截止频率的归一化值，`αp`和`αs`则控制通带的最大衰减和阻带的最小衰减。 2. **Simulink滤波仿真**：利用Simulink模块，学生将设计的滤波器应用于实际信号处理场景，如模拟三个正弦频率信号的叠加。通过这个过程，他们可以观察到滤波器在实际信号上的效果，并与理论预期进行对比分析。 3. **FDATool法与SPTool法**：虽然这部分具体内容没有详细列出，但通常FDATool（Filter Design and Analysis Tool）和SPTool（Signal Processing Tool）都是MATLAB中用于滤波器设计和分析的工具，可能涉及滤波器类型的选择、参数调整以及滤波性能的可视化。 实验目标包括掌握MATLAB和Signal Processing Toolbox的使用，提升滤波器设计的能力，以及如何撰写创新性实验报告，以便于表达设计思路、实验结果和讨论。 整个实验强调了理论与实践相结合的重要性，通过设计和仿真操作，学生能够深化对数字滤波器工作原理的理解，并增强解决问题和创新思考的能力。此外，实验还要求学生具备良好的文档记录习惯，以确保实验报告的规范性和清晰度。