信號(hào)分析與濾波器設(shè)計(jì)——使用矩形窗設(shè)計(jì)(已修改)
2025-01-28 10:08 本頁面
【正文】 長(zhǎng)沙理工大學(xué)《數(shù)字信號(hào)處理》課程設(shè)計(jì)報(bào)告 學(xué) 院 計(jì)算機(jī)與通信工程 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 課程成績(jī) 完成日期 課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定學(xué) 院 計(jì)算機(jī)與通信工程 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 完成日期 指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中的評(píng)價(jià)評(píng)分項(xiàng)目?jī)?yōu)良中及格不及格課程設(shè)計(jì)中的創(chuàng)造性成果學(xué)生掌握課程內(nèi)容的程度課程設(shè)計(jì)完成情況課程設(shè)計(jì)動(dòng)手能力文字表達(dá)學(xué)習(xí)態(tài)度規(guī)范要求課程設(shè)計(jì)論文的質(zhì)量指導(dǎo)教師對(duì)課程設(shè)計(jì)的評(píng)定意見綜合成績(jī) 指導(dǎo)教師簽字 2009年 月 日信號(hào)分析與濾波器設(shè)計(jì)使用矩形窗設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 摘 要 本課程設(shè)計(jì)主要基于MATLAB平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)分析與濾波器的設(shè)計(jì)。并改變?yōu)V波器參數(shù)或特性(低通、高通、帶通或帶阻)，實(shí)現(xiàn)不同的濾波要求。本設(shè)計(jì)產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)信號(hào)，包含低頻，中頻，高頻分量，對(duì)其進(jìn)行采樣，進(jìn)行頻譜分析，使用矩形窗設(shè)計(jì)不同特性的數(shù)字濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波處理，分析所設(shè)計(jì)濾波器(畫出了頻率特性曲線)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，畫出濾波后信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜，并對(duì)濾波前后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，分析信號(hào)的變化，分析的結(jié)果表明初步實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)，同時(shí)設(shè)計(jì)出了一個(gè)友好的人機(jī)交互界面。關(guān)鍵詞 課程設(shè)計(jì)；MATLAB；信號(hào)分析；FIR濾波器； 矩形窗；人機(jī)交互界面1引言數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)及其應(yīng)用，目前正以驚人的速度向前發(fā)展著。隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)和數(shù)字部件的成本下降、體積縮小及運(yùn)算速度提高，數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用日益廣泛。目前已制成多種專用數(shù)字濾波器，取樣率可高達(dá)兆赫。高速專用快速傅里葉變換處理機(jī)已有商品出售。簡(jiǎn)單的數(shù)字濾波器已制成集成電路片。目前幾乎所有的語音帶寬壓縮系統(tǒng)都傾于全數(shù)字化，因?yàn)槟壳八亲顚?shí)際可行的方法。除了專用數(shù)字信號(hào)處理硬件有所發(fā)展之外，還出現(xiàn)了可編程序的數(shù)字信號(hào)處理專用計(jì)算機(jī)，這種計(jì)算機(jī)的構(gòu)造特別適于解決數(shù)字信號(hào)處理問題。它目前應(yīng)用于實(shí)時(shí)信號(hào)處理以及設(shè)計(jì)、模擬專用數(shù)字硬件。數(shù)字信號(hào)處理的重要性仍在不斷提高，毫無停滯的跡象。其主要研究用數(shù)字序列或符號(hào)序列表示信號(hào)，并用數(shù)字計(jì)算方法對(duì)這些序列進(jìn)行處理，以便把信號(hào)變換成符合某種需要的形式。數(shù)字信號(hào)處理的主要內(nèi)容包括頻譜分析、數(shù)字濾波與信號(hào)的識(shí)別等。而數(shù)字濾波器大略可分為有限沖激響應(yīng)型和無限沖激響應(yīng)型兩類，可用硬件和軟件兩種方式實(shí)現(xiàn)。在硬件實(shí)現(xiàn)方式中，它由加法器、乘法器等單元所組成，這與電阻器、電感器和電容器所構(gòu)成的模擬濾波器完全不同，而軟件上可以借助MATLAB來仿真。 綜合運(yùn)用我們所學(xué)過的知識(shí)，以達(dá)到鞏固所學(xué)知識(shí)，提高我們思考問題、分析問題和解決問題能力的目的。進(jìn)一步理解基于矩形窗的FIR濾波器的原理、方法、性能。學(xué)習(xí)使用數(shù)學(xué)計(jì)算軟件MATLAB，了解MATLAB的基本功能，并設(shè)計(jì)出不同特性的矩形窗濾波器。對(duì)所設(shè)計(jì)的濾波器參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，以滿足濾波要求。 通過對(duì)矩形窗濾波器的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步了解FIR濾波器的原理、方法、性能；通過使用MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)FIR濾波器并對(duì)其進(jìn)行分析，掌握設(shè)計(jì)不同特性濾波器的方法。按要求編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告書，能正確分析信號(hào)濾波前后的時(shí)域和頻域波形，并能與理論分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。 MATLAB是MATHWORK公司出品的，是矩陣實(shí)驗(yàn)室(Matrix Laboratory)之意。除具備卓越的數(shù)值計(jì)算能力外，它還提供了專業(yè)水平的符號(hào)計(jì)算，文字處理，可視化建模仿真和實(shí)時(shí)控制等功能?！ ATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué),工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB來解算問題要比用C,FORTRAN等語言完相同的事情簡(jiǎn)捷得多.， 當(dāng)前流行的MATLAB包括擁有數(shù)百個(gè)內(nèi)部函數(shù)的主包和三十幾種工具包(Toolbox).,可視化建模仿真,控制工具包,信號(hào)處理工具包,通信工具包等都屬于此類.。,所有MATLAB主包文件和各種工具包都是可讀可修改的文件,用戶通過對(duì)源程序的修改或加入自己編寫程序構(gòu)造新的專用工具包.，該軟件包(也可以說是一個(gè)編程環(huán)境)包括數(shù)值分析，頻率響應(yīng)分析，模糊邏輯模擬，小波分析等數(shù)值方面的計(jì)算及CAD設(shè)計(jì)，據(jù)說哈博望遠(yuǎn)鏡處理行星數(shù)據(jù)也用到了它。2 設(shè)計(jì)原理 FIR濾波器FIR濾波器的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 ： 式中：N為FIR濾波器的抽頭數(shù)；x(n)為第n時(shí)刻的輸入樣本；h(i)為FIR濾波器第 i級(jí)抽頭系數(shù)。普通的直接型FIR濾波器結(jié)構(gòu)如圖21所示。 圖21卷積碼編碼器的一般形式在自適應(yīng)處理、數(shù)據(jù)通信等領(lǐng)域中往往要求信號(hào)在傳輸過程中不能有明顯的相位失真，F(xiàn)IR濾波器可以做到線性相位滿足此要求。FIR濾波器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)分節(jié)的延遲線，把每一節(jié)的輸出加權(quán)累加，得到濾波
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