基于matlab的數(shù)字濾波器的設(shè)計畢業(yè)論文設(shè)計(文件)
【正文】 。 與FIR濾波器的設(shè)計不同，IIR濾波器設(shè)計時的階數(shù)不是由設(shè)計者指定，而是根據(jù)設(shè)計者輸入的各個濾波器參數(shù)（截止頻率、通帶濾紋、阻帶衰減等），由軟件設(shè)計出滿足這些參數(shù)的最低濾波器階數(shù)。這是很好的性質(zhì)。數(shù)字濾波器和模擬濾波器有著相同的濾波概念,根據(jù)其頻率響應(yīng)特性可分為低通、高通、帶通、帶阻等類型,與模擬濾波器相比,數(shù)字濾波器除了具有數(shù)字信號處理的固有優(yōu)點(diǎn)外,還有濾波精度高(與系統(tǒng)字長有關(guān))、穩(wěn)定性好(僅運(yùn)行在0與l兩個電平狀態(tài))、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。由于模擬濾波器的設(shè)計在理論上已十分成熟,因此數(shù)字濾波器設(shè)計的關(guān)鍵是將H(S)→H(Z),即,利用復(fù)值映射將模擬濾波器離散化。 。 IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法有多種,可歸納為下述兩種。在優(yōu)秀科技應(yīng)用軟件MATLAB的信號處理工具箱中,提供了一整套模擬、數(shù)字濾波器的設(shè)計命令和運(yùn)算函數(shù),方便準(zhǔn)確,簡單易行,使得設(shè)計人員除了可按上述傳統(tǒng)設(shè)計步驟快速地進(jìn)行較復(fù)雜高階選頻濾波器的計算、分析外,還可通過原型變換法直接進(jìn)行各種典型數(shù)字濾波器設(shè)計,即應(yīng)用MATLAB設(shè)計工具從模擬原型直接變換成滿足原定頻域指標(biāo)要求的數(shù)字濾波器。semilogx(w1,mag1)fw=40 %模擬帶通濾波器帶寬頻率bw=2*pi*fw %模擬帶通濾波器帶寬角頻率由模擬低通原型變換為模擬帶通濾波器[b2,a2]=lp2bp(b1,a1,wn,bw) %模擬帶通濾波函數(shù)系數(shù)巴特沃斯模擬帶通濾波器頻率響應(yīng)[h2,w2]= freqs(b2,a2)mag2 =abs(1l2)模擬帶通濾波器幅頻特性曲線(db)subplot(222)。 基于合適類型模擬濾波器的MATLAB實(shí)現(xiàn)通過合適類型模擬濾波器進(jìn)行數(shù)字帶通設(shè)計程序fp= [480,520]。)[b,a]=butter(n,wn,39。plot(w/(2*pi),ma) %模擬幅頻曲線subplot(423)。plot(w,phz) %數(shù)字濾波器相頻曲線hi=impz(bn,an) %數(shù)字濾波器沖擊響應(yīng)subplot(425),plot(hi) %沖擊響應(yīng)曲線n=0:300。plot(y1) %數(shù)字濾波器輸出波形pha=unwrqp(angle(h))subplot(321)。t=n/fcx1=2*square(2*pi*500*t) %500Hz方波信號subplot(323)?？偨Y(jié):上述三種設(shè)計方案均可實(shí)現(xiàn)設(shè)計指標(biāo),但以直接原型變換法最為簡便。2 施陽，MATLAB語言工具箱，西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社,1999。6 陳懷琛， 數(shù)字信號處理教程MATLAB釋義與實(shí)現(xiàn)，北京：電子工業(yè)出版社，2005。8谷萩隆嗣，數(shù)字濾波器與信號處理，科學(xué)出版社。4張葛祥、李 娜，MATLAB仿真技術(shù)與應(yīng)用，北京：清華大學(xué)出版社，2003。參考文獻(xiàn)1plot(yi) %卷積輸出波形y1=filter(b,a,x1) %數(shù)字濾波函數(shù)輸出subplot(325)。plot(w,pha) %相頻曲線hi=impz(b,a) %沖擊響應(yīng)subplot(324)。fs=[450,550] %模擬通帶、阻帶頻率rp=3。plot(x1) %500Hz方波波形yi=conv(hi,x1) %時域卷積輸出subplot(427)。phz=unwrap(angle(hz))subplot(422)。) %模擬帶通濾波函數(shù)系數(shù)巴特沃斯型模擬帶通濾波器頻率響應(yīng)[ha,w]= freqs(b,a)ma=abs(ha)。rs=20 %通帶波動、阻帶衰減巴特沃斯型模擬帶通濾波器設(shè)計[n,wn]=buttord (wp,ws,rp,rs,39。plot(magz) %數(shù)字帶通濾波器幅頻特性曲線subplot(224)。s39。但由于計算繁瑣,手工計算大多只能用來進(jìn)行簡單低階選頻濾波器(如LP,HP,BP及BS等)的設(shè)計。頻域變換法必須使得數(shù)字濾波器在π≤ω≤π范圍內(nèi)的幅頻特性與模擬濾波器在π/T≤Ω≤π/T 范圍內(nèi)的幅頻特性一致,即保證S平面與z平面上幅頻特性的一一單值對應(yīng)關(guān)系,常用的是雙線性變換法。 上述過程中,也可先將模擬原型離散化,得到數(shù)字原型濾波器,繼而在數(shù)字域(Z平面)進(jìn)行頻率變換,得到所需類型的數(shù)字濾波器。 數(shù)字濾波器設(shè)計步驟 IIR數(shù)字濾波器設(shè)計方法不同的是模擬濾波器的設(shè)計是在S平面上用數(shù)學(xué)逼近法去尋找近似的所需特性H(S),而數(shù)字濾波器則是在Z平面尋找合適的H(z)。對照模擬濾波器的傳遞函數(shù):本文介紹(IIR)數(shù)字濾波器的設(shè)計與分析。 數(shù)字濾波器是具有一定傳輸選擇特性的數(shù)字信號處理裝置,其輸入、輸出均為數(shù)字信號,實(shí)質(zhì)上是一個由有限精度算法實(shí)現(xiàn)的線性時不變離散系統(tǒng)。 IIR單位響應(yīng)為無限脈沖序列FIR單位響應(yīng)為有限的。 在MATLAB下設(shè)計IIR濾波器可使用Butterworth函數(shù)設(shè)計出巴特沃斯濾波器，使用Cheby1函數(shù)設(shè)計出契比雪夫I型濾波器，使用Cheby2設(shè)計出契比雪夫II型濾波器，使用ellipord函數(shù)設(shè)計出橢圓濾波器。由于運(yùn)算中的舍入處理，使誤差不斷累積，有時會產(chǎn)生微弱的寄生振蕩。同時，用MATLAB計算有關(guān)數(shù)字濾波器的設(shè)計參數(shù)，如H(z)、h(n)等，對于數(shù)字濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)也提供了一條簡單而準(zhǔn)確的途徑和依據(jù)。 仿真結(jié)果如圖2所示?！ itle(′幅度響應(yīng)（db)′)?！ label(’n’)?！ itle(’漢寧窗’), axis([0 M1 0 ])?！ ubplot(221) stem(n,hd)?！ p=(min(db(1:1: ωp/delta_ω+1)))。 %求理想脈沖響應(yīng) w_han=(hanning(M))’。 %按漢寧窗計算濾波器長度 disp([’濾波器的長度為’,num2str(M)])?？梢允篂V波器的階數(shù)較少，所以選用漢寧窗進(jìn)行設(shè)計，程序主要部分如下： ωp=*π。,最小阻帶衰減為70，濾波器長度為89，,符合設(shè)計要求?！ rid?！ ubplot(2,2,4)?！ itle(’實(shí)際脈沖響應(yīng)’)。
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