【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(guò)導(dǎo)通濾波器后的波形 ......................................................................................... 20 插表清單 表 11 濾波器在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用 ......................................................................................... 20 表 21 幾種常見(jiàn)窗函數(shù)參數(shù)對(duì)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(guó)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(lái)越顯得重要。而濾波器的出現(xiàn)也為人們的生活帶來(lái)了便捷。我們所生活的世界是充滿(mǎn)了各種各樣的信息，有些是我們需要的，有些對(duì)我們來(lái)說(shuō)卻是多余，而那些多余的信號(hào)往往會(huì)混雜在我們需要的信號(hào)之中傳遞給我們。為了更好地接收到信息，我們必須對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理，通過(guò)處理讓有用的信號(hào)留下來(lái)，不需要的則被濾除或則消弱，這個(gè)過(guò)程，我們就需要用到濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 隨著社會(huì)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(lái)越顯著。在社會(huì)通信事 業(yè)的發(fā)展的推動(dòng)下，擴(kuò)頻通信將更具潛力，會(huì)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(lái)消除有用信號(hào)里面參雜的干擾信號(hào)的器件，與模擬濾波器相對(duì)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(hào)盡可能完整的傳遞給我們，把干擾的噪聲信號(hào)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(duì)數(shù)字信號(hào)分析、處理更加方便。在信號(hào)處理過(guò)程中，濾波器就起到了一個(gè)分 離信號(hào)的作用。 數(shù)字濾波器的種類(lèi)有很多，總體也可以分為兩大類(lèi)：傳統(tǒng)濾波器和新型濾波器。傳統(tǒng)濾波器通過(guò)不同的占用頻帶將輸入信號(hào)中的有用成分和希望濾除的頻率分離，得到理想的信號(hào)，從而達(dá)到濾波的目的。 但是，如果信號(hào)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(huì)太明顯，起不到很好的作用。為了更好地得到有用信號(hào)，滿(mǎn)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(hào)的某類(lèi)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(hào)。 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(hào)能夠通過(guò)某一頻段，其他的信號(hào)被抑制較低的狀態(tài)，從而達(dá)到過(guò)濾的目的。一個(gè)完美的濾波器理想狀態(tài)下應(yīng)該是一個(gè)平坦的通帶，在通帶內(nèi)沒(méi)有增益也沒(méi)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(wú)法做到將理想的狀態(tài)。濾波器的發(fā)展也只能越來(lái)越精深，卻無(wú)法做到完美。 在通信行業(yè)，濾波器對(duì)信號(hào)的處理，相當(dāng)重要。空氣中存在著各種信號(hào)，當(dāng)所需的信號(hào)的某種電磁波發(fā)送到空氣中時(shí)，要想接收 到需要的信號(hào)，就需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理分析，通過(guò)處理才能得到更清晰無(wú)干擾的信號(hào)。因此研究數(shù)字濾波器是很有必要的，它對(duì)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(wú)法克服設(shè)計(jì)效率較低，無(wú)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(hào)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(lái)已經(jīng)慢慢完善成為了一個(gè)嶄新的學(xué)術(shù)科學(xué)性質(zhì)的體系。 推動(dòng)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展的十分迅速主要是歸功于數(shù)字信號(hào)處理的幾大優(yōu)點(diǎn)： 靈動(dòng)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(wú)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(hào)處理是數(shù)字濾波器的另一個(gè)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(hào)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(yǔ)言、圖形符號(hào)等。 數(shù)字化信號(hào)在實(shí)際生活中是多種多樣的： 最常見(jiàn)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(hào)一直伴隨在我們生活的周邊。在通信過(guò)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(gè)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(hào)和無(wú)用的噪音兩者之間最大的差異特性，在經(jīng)過(guò)一系列計(jì)算和改進(jìn)進(jìn)行提取有用信號(hào)的過(guò)程。 數(shù)字信號(hào)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(hào)的序列把有用的信號(hào)取而代之。 使用數(shù)字計(jì)算的方式，找出有用信號(hào)和噪音在序列波形里的分布，經(jīng)過(guò)一系列的相位、周期變換分理處兩種信號(hào)的濾波過(guò)程。 濾波器是對(duì)應(yīng)于一個(gè)離散系統(tǒng)的模 擬濾波器的應(yīng)用設(shè)備，一個(gè)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(hào)。它是利用離散的時(shí)變系統(tǒng)的特性的優(yōu)點(diǎn)，分析輸入信號(hào)的特征，經(jīng)過(guò)計(jì)算和處理。 也可以說(shuō)是將輸入信號(hào)變換成一定的輸出，從而達(dá)到目的，以獲 得有用的信號(hào)。 它是利用離散時(shí)變系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)特征。 具體的過(guò)程是分析輸入信號(hào)的特征，通過(guò)計(jì)算和處理把輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成一定的輸出，最后獲得有用的信號(hào)，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(gè)發(fā)送的選擇特性的一個(gè)數(shù)字信號(hào)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(hào)的有用頻率分量通過(guò)抑制不需要的信號(hào)分量的輸出，獲得一個(gè)數(shù)字信號(hào)，它基本上是由離散時(shí)不變線性系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)該算法的準(zhǔn)確性的限制 [5]