基于matlab的fir數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-06-08 15:53 本頁(yè)面
【正文】 進(jìn)行數(shù)學(xué)處理來(lái)達(dá)到選頻目的。數(shù)字濾波器可分為IIR (無(wú)限沖激響應(yīng))和FIR (有限沖激響應(yīng))兩種結(jié)構(gòu)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理以其方便、靈活的特點(diǎn)，越來(lái)越引起人們的重視。數(shù)字濾波器是數(shù)字信號(hào)處理的重要內(nèi)容，數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)已成為數(shù)字信號(hào)處理研究中的熱點(diǎn)之一。應(yīng)用Matlab語(yǔ)言可以快捷地設(shè)計(jì)出由軟件組成的數(shù)字濾波器,很容易通過(guò)對(duì)參數(shù)的修改進(jìn)行性能的優(yōu)化。FIR濾波器(即有限長(zhǎng)沖擊響應(yīng)濾波器, Finite Imp ulse Response Digital Filter)最大的優(yōu)點(diǎn)就是在滿(mǎn)足幅頻特性的同時(shí)，還可以獲得嚴(yán)格的線性相位特性，這使它在語(yǔ)音處理、圖像處理等要求高保真的數(shù)字信號(hào)處理中顯得十分重要。第二章 FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理1. FIR濾波器設(shè)計(jì)原理由于FIR 濾波器沖擊響應(yīng)h[n]是有限長(zhǎng)序列，因此這種結(jié)構(gòu)可用非遞歸結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)[1]。FIR 數(shù)字濾波器系統(tǒng)函數(shù)一般形式為：。FIR 濾波器數(shù)學(xué)表達(dá)式可用差分方程來(lái)表示：。式中:y（n）輸出序列；h（k）濾波器系數(shù)；n濾波器階數(shù)；x（k）輸入序列。應(yīng)用Matlab 設(shè)計(jì)FIR濾波器的主要任務(wù)就是根據(jù)給定的性能指標(biāo)，設(shè)計(jì)一個(gè)H（z） ,使其逼近這一指標(biāo)，進(jìn)而計(jì)算并確定濾波器的系數(shù)b(n)，再將所設(shè)計(jì)濾波器的幅頻響應(yīng)、相頻響應(yīng)曲線作為輸出,與設(shè)計(jì)要求進(jìn)行比較，對(duì)設(shè)計(jì)的濾波器進(jìn)行優(yōu)化。FIR濾波器的主要設(shè)計(jì)方法有窗函數(shù)法、最優(yōu)化設(shè)計(jì)法及約束最小二乘逼近法[2]。在濾波器傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要得到其幅頻和相頻響應(yīng)特性，需要根據(jù)這些方法進(jìn)行大量的計(jì)算，這使得濾波器的設(shè)計(jì)緩慢，周期變長(zhǎng)，不利于設(shè)計(jì)的優(yōu)化。Matlab信號(hào)處理工具箱中提供了基于濾波器設(shè)計(jì)方法的工具函數(shù)，編程中可根據(jù)設(shè)計(jì)要求直接調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)，方便快捷，見(jiàn)表1 。表1 FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法及函數(shù)調(diào)用格式設(shè)計(jì)方法調(diào)用方法調(diào)用格式說(shuō)明窗函數(shù)法Fir1Fir2b=fir1(n,Wn)b=fir2（n，f，m）n為階數(shù)；Wn為截止頻率f，m為期望幅頻向量和幅值向量最優(yōu)化設(shè)計(jì)法FirlsRemezRemezordb=firls(n,f,a)bremez(n,f,a,w)[ n ,fo ,ao ,w] =remezord (f ,a ,dev)兩者僅算法不同，f為頻率點(diǎn)向量，n為指定頻率點(diǎn)幅度響應(yīng)，w為權(quán)系數(shù)Fo為歸一化頻率邊界，ao為頻帶內(nèi)幅值，w為權(quán)向量最小二乘法FirclsFircls1b=fircls(n,f,a,up,lo)b=fircls1(n,wo,dp,ds)up,lo為每個(gè)頻帶上邊界和下邊界頻率，f，a為期望幅頻特性的頻率向量和幅值向量。Wo為截至頻率，dp為離幅值1的最大偏差，ds為阻帶離幅值0的最大偏差。 2. 用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器窗函數(shù)設(shè)計(jì)[3]技術(shù)是FIR濾波器設(shè)計(jì)的主要方法之一，由于其運(yùn)算簡(jiǎn)單、精度高，已成為工程中應(yīng)用最廣泛的設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)濾波器的基本思想是讓待設(shè)計(jì)的實(shí)際濾波器逼近理想特性。理想低通濾波器的頻率特性應(yīng)為：振幅特性在通帶內(nèi)為1，阻帶內(nèi)為0；在通帶內(nèi)的相位特性與w成
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