【正文】 ........................................... 17 圖 311 幅度特性 .................................................................................................................... 18 圖 41 帶通濾波器的仿真圖 .................................................................................................. 19 圖 42 濾波器的參數(shù)設(shè)置 ...................................................................................................... 19 圖 43 混合波形 ..................................................................................................................... 20 圖 44 經(jīng)過導(dǎo)通濾波器后的波形 ......................................................................................... 20 插表清單 表 11 濾波器在各個領(lǐng)域的應(yīng)用 ......................................................................................... 20 表 21 幾種常見窗函數(shù)參數(shù)對比 ........................................................................................... 6 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) III 基于 MATLAB 的高階帶通濾波器的設(shè)計(jì)與仿真 摘 要 隨著國家信息化的不斷發(fā)展，科技水平的不斷提高，信息處理方面的研究越來越顯得重要。而濾波器的出現(xiàn)也為人們的生活帶來了便捷。我們所生活的世界是充滿了各種各樣的信息，有些是我們需要的，有些對我們來說卻是多余，而那些多余的信號往往會混雜在我們需要的信號之中傳遞給我們。為了更好地接收到信息，我們必須對這些信號進(jìn)行處理，通過處理讓有用的信號留下來，不需要的則被濾除或則消弱，這個過程，我們就需要用到濾波器來實(shí)現(xiàn)。 隨著社會通信技術(shù)的不斷發(fā)展緊不，濾波器在通信中起到不可或缺的作用，尤其是在民用中的地位越來越顯著。在社會通信事 業(yè)的發(fā)展的推動下，擴(kuò)頻通信將更具潛力，會有更寬廣的發(fā)展道路。 本文介紹如何運(yùn)用MATLAB 進(jìn)行高階帶通濾波器的設(shè)計(jì)與仿真，在窗函數(shù)法、頻率抽樣法、最優(yōu)化設(shè)計(jì)法三種方法的基礎(chǔ)上，尋找一種最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。 關(guān)鍵詞 ：數(shù)字濾波器； MATLAB；窗函數(shù)法；頻率抽樣法；最優(yōu)化設(shè)計(jì)法 李曉艷：基于 MATLAB 的高階帶通濾波器的設(shè)計(jì)與仿真 IV Design and Simulation of High Order Bandpass Filter Based on MATLAB Abstract With the continuous development of the national information, the improvement of science and technology, information processing technology bees more and more important. The filter has brought convenience to people39。s life. The world we live in is full of all kinds of information, some of what we need, some of us are redundant, and unwanted signals often confounding delivered to us in the signal we need. In order to receive information, we must process these signals, stay by processing make the useful signal, need not is filtered or weaken, the process, we need to make use of filter. With the development of munication technology is not tight, filter plays an indispensable role in munication, especially more and more significant role in the civil. In promoting the development of social munication business, spread spectrum munication will be more potential, there will be more broad development road. This paper introduces the design and Simulation of how to use MATLAB for high order band pass filter, based on the window function method, frequency sampling method, the optimization design method of the three methods, to find an optimal design method. Key words: Digital Filter。 MATLAB。 Window Function Method。 Frequency Sampling Method。 Optimization Design Method 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 概述 言 濾波器是一種用來消除有用信號里面參雜的干擾信號的器件，與模擬濾波器相對應(yīng)的應(yīng)用在離散系統(tǒng)中是數(shù)字濾波器 [2]。濾波器就是讓我們所需要的信號盡可能完整的傳遞給我們，把干擾的噪聲信號盡可能的消除或者減弱。與模擬濾波技術(shù)相比，數(shù)字濾波技術(shù)對數(shù)字信號分析、處理更加方便。在信號處理過程中，濾波器就起到了一個分 離信號的作用。 數(shù)字濾波器的種類有很多，總體也可以分為兩大類：傳統(tǒng)濾波器和新型濾波器。傳統(tǒng)濾波器通過不同的占用頻帶將輸入信號中的有用成分和希望濾除的頻率分離，得到理想的信號，從而達(dá)到濾波的目的。 但是，如果信號占用的頻帶差距太小出現(xiàn)重疊，傳統(tǒng)濾波器的效果將不會太明顯，起不到很好的作用。為了更好地得到有用信號，滿足人們的更大需求，新型濾波器就誕生了。新型濾波器與傳統(tǒng)濾波器相比，運(yùn)用更加靈活，可以根據(jù)隨機(jī)信號的某類特征，設(shè)定某種最優(yōu)化的準(zhǔn)則下，最大限度的抑制干擾，從而得到最佳的信號。 新型數(shù)字濾波器根據(jù)濾波特性可以分成低通、高通、帶通和帶阻等濾波器 [4]。帶通濾波器使有用信號能夠通過某一頻段，其他的信號被抑制較低的狀態(tài)，從而達(dá)到過濾的目的。一個完美的濾波器理想狀態(tài)下應(yīng)該是一個平坦的通帶，在通帶內(nèi)沒有增益也沒有衰弱，干擾能夠完全被抑制或消除。盡管濾波器的發(fā)展相當(dāng)?shù)难杆?，進(jìn)步的特別快，但仍無法做到將理想的狀態(tài)。濾波器的發(fā)展也只能越來越精深，卻無法做到完美。 在通信行業(yè)，濾波器對信號的處理，相當(dāng)重要。空氣中存在著各種信號，當(dāng)所需的信號的某種電磁波發(fā)送到空氣中時，要想接收 到需要的信號，就需要對信號進(jìn)行處理分析，通過處理才能得到更清晰無干擾的信號。因此研究數(shù)字濾波器是很有必要的，它對通信和其它領(lǐng)域的發(fā)展有著不可少的作用。 現(xiàn)如今數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)層出不窮，形態(tài)各異，但依舊無法克服設(shè)計(jì)效率較低，無可視化的圖形，參數(shù)較為修改復(fù)雜等缺點(diǎn)。數(shù)字信號處理的理論和技術(shù)始一出現(xiàn)就受到極大的關(guān)注，近年來已經(jīng)慢慢完善成為了一個嶄新的學(xué)術(shù)科學(xué)性質(zhì)的體系。 推動數(shù)字信號處理技術(shù)發(fā)展的十分迅速主要是歸功于數(shù)字信號處理的幾大優(yōu)點(diǎn)： 靈動性、原則性、高精確度和定性、便于大面積的集成、能夠大量的落實(shí)模擬系統(tǒng)無從實(shí)現(xiàn)的諸多的性能。事實(shí)上數(shù)字濾波器的另一方面也有相當(dāng)突出的優(yōu)點(diǎn)，因此信號處理是數(shù)字濾波器的另一個目標(biāo)。 李曉艷：基于 MATLAB 的高階帶通濾波器的設(shè)計(jì)與仿真 2 數(shù)字濾波器的應(yīng)用領(lǐng)域 數(shù)字信號處理技術(shù)關(guān)聯(lián)牽扯到的行業(yè)范圍十分的廣闊： 概括進(jìn)去了有通信、語言、圖形符號等。 數(shù)字化信號在實(shí)際生活中是多種多樣的： 最常見的電視、廣播、通信，與生活密切聯(lián)系的航空、天文氣象，大到軍事上的雷達(dá) 、控制等。各種各樣的數(shù)字信號一直伴隨在我們生活的周邊。在通信過程，濾波器起著相當(dāng)大的作用，是缺之必少的。主要應(yīng)用如表 11： 表 11 濾波器在各個領(lǐng)域的應(yīng)用 數(shù)字濾波器基本概念 濾波的基本思路就是分析出有用信號和無用的噪音兩者之間最大的差異特性，在經(jīng)過一系列計(jì)算和改進(jìn)進(jìn)行提取有用信號的過程。 數(shù)字信號處理，循名責(zé)實(shí)主要是利用數(shù)學(xué)上的公式或者具有特定的符號的序列把有用的信號取而代之。 使用數(shù)字計(jì)算的方式，找出有用信號和噪音在序列波形里的分布，經(jīng)過一系列的相位、周期變換分理處兩種信號的濾波過程。 濾波器是對應(yīng)于一個離散系統(tǒng)的模 擬濾波器的應(yīng)用設(shè)備，一個數(shù)字濾波器的作用是用于消除摻雜有的噪聲干擾設(shè)備從而獲得有用信號。它是利用離散的時變系統(tǒng)的特性的優(yōu)點(diǎn)，分析輸入信號的特征，經(jīng)過計(jì)算和處理。 也可以說是將輸入信號變換成一定的輸出，從而達(dá)到目的，以獲 得有用的信號。 它是利用離散時變系統(tǒng)的優(yōu)勢特征。 具體的過程是分析輸入信號的特征，通過計(jì)算和處理把輸入信號轉(zhuǎn)換成一定的輸出，最后獲得有用的信號，由此實(shí)現(xiàn)濾波目的。 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 2 章 基于 MATLAB 的高階帶通濾波器設(shè)計(jì) 方法 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)步驟 數(shù)字濾波器裝置是用于處理具有一個發(fā)送的選擇特性的一個數(shù)字信號的裝置，該系統(tǒng)的 基本原理是利用離散系統(tǒng)特性進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換原始信息， 或者允許信號的有用頻率分量通過抑制不需要的信號分量的輸出，獲得一個數(shù)字信號，它基本上是由離散時不變線性系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)該算法的準(zhǔn)確性的限制 [5]