【正文】 銅陵學院畢業(yè)設計 19 第 4 章 利用 SIMULINK 實現(xiàn)帶通濾波器 對以上設計的帶通濾波器進行仿真，在 MATLAB 中打開 SIMULINK 窗口畫出仿真圖如圖 41，單機三個信號源，采樣頻率 frequency 分別設置為 100、 500、 900Hz， sample time 為 20xxHz[11]。 圖 43 混合波形 Scope1 產生的波形如圖 44，是經過帶通濾波器處理的信號的波形圖，由波形可以明顯的看出幅度低于 1/2 的信號已被濾掉，頻率不在 1/5 和 4/5 這個范圍的被濾波器過濾掉了，由此可以看出濾波器的設計還是很成功的。通過對濾波器的設計我們可以得到以下的結論： 濾波器作為一類常用 TOOLS，為各個行業(yè)的發(fā)展提供了便利。 窗函數設計法 能夠獲得一個線性，相位線性的數字濾波器 ,但它的缺點是有可能出現(xiàn)頻譜的混亂。對于一些書本上的理論也在我的腦海中創(chuàng)建出清晰的概念。從定題到開題再到撰寫論文直到完成歷經了幾個月的時間，我終于在老師的幫助下完成了我的論文，回想起來很短暫，但是在遇到問題，分析問題，解決問題的過程卻是記憶猶新。 在此，我要感謝一些人，首先，我要感謝我的老師，謝謝你們傳授我們知識，謝謝你們曾經的幫助，你們見證我 們的成長。 我們畢業(yè)了，不是結束，而是新生活的開始。再次，我要感謝我身邊的小伙伴們，我的同學，我的朋友，亦或是不認識的陌生人，謝謝你們帶給我歡樂，謝謝你們的陪伴，謝謝你們讓我感到溫暖，四年大學有你們的陪伴，更加美好。最后完成論文的時候我真的很開心，因為這是在給我大學四年的學習送上的一份答卷，我必須認真對待。 李曉艷：基于 MATLAB 的高階帶通濾波器的設計與仿真 22 參考文獻 [ 1 ] 蘇金明，王永利 實用指南 .北京：電子工業(yè)出版社， 20xx [ 2 ] 孫兆林， 圖像處理 .北京：清華大學出版社， 20xx [ 3 ] 曹戈， MATLAB 教程及實訓 .北京：機械工業(yè)出版社， 20xx [ 4 ] 董長虹 .MATLAB 神經網絡與應用 .北京：國防工業(yè)出版社， 20xx [ 5 ] 薛定宇 .控制系統(tǒng)仿真與計算機輔助設計 .北京：機械工業(yè)出版社， 20xx [ 6 ] 樊昌信，曹麗娜 .通信原理 .第 6 版 .北京：國防工業(yè)出版社， 20xx [ 7 ] 徐東艷，孟曉剛 .MATLAB 函數庫查詢詞典 .北京：中國鐵道出版社， 20xx. [ 8 ] 鄭君里，楊為理 .信號與系統(tǒng) .第三版 .北京：高等教育出版社， 20xx. [ 9 ] 丁玉美，高西全 .數字信號 處理 .第 2 版 .西安：西安電子科技大學出版社， 20xx [10] 余成波 .數字信號處理及 MATLAB 釋義與實現(xiàn) .北京：清華大學出版社， 20xx [11] 胡壽松 .自動控制原理 .第四版 .北京：科學出版社， 20xx [12] Haykin Adaptive Filtering： Volume II， Blind Deconvolution First [13] John G． Proakis， Masoud Salehi． Contemporary Communication Systems using MATLAB and Simulink． Bei jing： Publishing House of Electronics Industry， 20xx [14] Dixon R C． Spread Spectrum System． Second Edition． John Wiley amp。 帶通濾波器的設計過程就是對信號進行數值處理，再通過 MATLAB 軟件作為 仿真軟件來設計出準確的濾波器的過程。數字濾波器比之有更好的精準正確濾波效率，使用起來更加的穩(wěn)定。 想要設計出一個合格的滿足嚴格要求的 帶通 濾波器，不僅需要掌握有扎實的專業(yè)信號統(tǒng)治知識，熟練使用 MATLAB 軟件，熟練的進行仿真，有能力計算函數的各種轉換。 圖 42 濾波器的參數設置 李曉艷：基于 MATLAB 的高階帶通濾波器的設計與仿真 20 Scope2 產生的波形如圖 43，是沒有經過濾波器過濾的信號的波形圖，由波形圖可以明顯的 看出信號的混雜，有很多干擾信號。幅度 39。 xlabel(39。 [H,W]=freqz(P,Q)。bandpass39。 %數字濾波器的各項指標； WP=[100,200]。 W2=200。 ylabel(39。)。 銅陵學院畢業(yè)設計 15 subplot(2,1,2)。)。輸入波形頻譜圖 39。 figure(4)。 [a,f1]=freqz(x)。 grid。)。頻譜特性 39。 [c,f3]=freqz(h,1)。,[0 1])。,39。xtick39。xtickmode39。 ylabel(39。)。*b39。 figure(2)。 ylabel(39。)。 %傅立葉反變換 figure(1)。k2=floor((M1)/2)+1:M1。 T2=。 %抽樣點數 al=(M1)/2。 %低阻帶邊緣 wpl=*pi。矩形窗函數帶通濾波器的幅度特性 39。 %X 軸標簽 ylabel(39。 grid。矩形窗函數帶通濾波器的單位脈沖響應 39。 %X 軸標簽 ylabel(39。 %求離散的頻響 銅陵學院畢業(yè)設計 11 figure %新建一個圖形框 stem(n,hn)。矩形窗函數的頻譜 39。 %X 軸標簽，歸一化 ylabel(39。 %畫頻譜圖，進行歸一化 grid。矩形窗函數 39。 %離散畫圖，看窗函數 xlabel(39。 %N 階向量 window=boxcar(N)。 %高端阻帶截止頻率 wc = [wlp/pi,whp/pi]。只需要在 window=Boxcar(N)和 hn = fir1(N1,wc,Boxca(N))的兩個點根據需要變動函數。如圖 31 是增強 SIMULINK 的模塊功能 圖 31 增強 SIMULINK 的模塊功能的方法 增強SIMULINK 模塊功能的方法 利用 SIMULINK 本身來建立子系 統(tǒng)，封鎖自定義的模塊 采用 MATLAB 的 M 文件、 Fortran 以及 C代碼生成自定義模塊 將 SIMULINK 與開發(fā)軟件的 S函 數無間隙連接起來，完成復雜的功能 將原有的 Fortran 和 C 代碼連接 起來 第三方開發(fā)的工具箱 其他工程軟件（如 Adams、 Femlab 和Labview 等）與 MATLAB 的銜接接口，SIMULINK 可以非常方便的使用 這些軟件中的信息，同時也可以被這些軟件調用 李曉艷：基于 MATLAB 的高階帶通濾波器的設計與仿真 10 基于 MATLAB 的設計與仿真 MATLAB 給使用者提供了很多可用的函數，為濾波器的發(fā)展增添了許多便利。第四，要設置合適的觀察窗口，以便分析波形數據。信宿是指接收信號的部分，可以在示波器上顯示。 使用 MATLAB/SIMULINK 仿真時，可分為通用或者專用仿真模塊。其中公共模塊庫是最 基礎，最通用的模塊庫，被用在各個領域，共包括 16 個模塊，有 Commonly Used Blocks(通用模塊庫 )、 Continuous(連續(xù)系統(tǒng)模塊 )、 Discontinuous(非線性系統(tǒng)模塊庫 )等。在進行建模時，各個需要的模塊拖放好后調整相應的位置，再用鼠標將各模塊連接起來，一個完整的系統(tǒng)就構造好了。 SIMULINK 簡介與功能 SIMULINK 模型是通過對模型的設計模板進行嵌入模塊庫形式而創(chuàng)建的，每個功能模塊是通過對系統(tǒng)的定量描述，處理系統(tǒng)通過可視化技術的效果顯示出來。在 MATLAB 中輩出部分錯誤的情況下，還是會運行出結果，同時還會提醒用戶錯誤的地方，很是友好。但是給軟件推出后，受到了很大的關注，應用范圍也隨之變廣。等波紋切比雪夫逼 近運用加權逼近誤差 ()jwEe ，用來表示為： ( ) ( ) ( ( ) ( ) )j w j w j w j wdE e W e H e H e?? （ ） 以上， ()jwWe 在追求比較嚴謹的情況下，逼近加權函數能夠得到相當大的全值，反之，獲得的應該是相對比較小的加權值。 一般情況下，濾波器的設計過程中對帶通和阻帶的誤差波動的設求是不同的。現(xiàn)實生活中，僅僅通過運用函數法中的矩形窗的設計方法，這樣才能實現(xiàn)第一種最佳化準則，不如人意的是吉布斯 (Gibbs )效應的無法避免性，讓設計的理想性難以實現(xiàn)，無法滿足人們的需求。假使僅僅加大阻帶的衰弱，而卻不改變演進帶寬，這時，可以通過加大采樣點 N 來實現(xiàn)。 選取內 N 個抽樣值得束縛限制條件： ? ? ? ?? ? ? ?? kNHkH mNm ?? ???? 10 ??? Nk （ ） 使得阻帶消減的方法如下： （ 1） 擴大演進帶寬，舍棄演進帶獲得阻帶消弱的添加。此或者用來臨界或者。 用窗函數設計 FIR 濾波器的過程如下： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???? jDTFTndIDTFFTjd eHnhnheH ???? ?????? ?????? ?? * 工程中常見的窗函如有很多種，這幾種窗函數 參數的比較見表 21 所示。這種效果是由波動的通頻帶展寬和過渡區(qū)，不能滿足技術要求造成的。 窗函數設計法 設希望逼近的濾波器頻率響應函數為，其單位脈沖響應是 ??nhd [6]。還緊接著，由于 FIR 濾波器的脈沖響應在單位長度 下是有限的，所以總能由 FFT（快速的傅立葉變換）算法運算之后得到濾波后的信號，因此可以大大提高了運算效率。 （ 2） 指導一個具有穩(wěn)定的因果系統(tǒng)的函數來無限接近這一目標的性能參量。 也可以說 是將輸入信號變換成一定的輸出，從而達到目的