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基于matlab的高階低通濾波器的設計-預覽頁

2025-07-14 12:31 上一頁面

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【正文】 段:開題 在做好需求分析的基礎(chǔ)上,深入了解基于 ASP 技術(shù)的 Web 網(wǎng)站的體系結(jié)構(gòu),動態(tài)網(wǎng)站的做法及相關(guān)數(shù)據(jù)庫所用工具的具體操作。第五階段:完成網(wǎng)上書店系統(tǒng)的設計說明書。 )魯東大學網(wǎng)上書店通過調(diào)查分析傳統(tǒng)書店的不足和缺陷,使用互連網(wǎng)技術(shù),采用 Asp、Dreamweaver 和 Access 技術(shù),設計了一個界面友好,人性化較為突出,功能簡便快捷并較為實用的網(wǎng)上書店。評價學生的調(diào)研階段資料掌握的深度與廣度,實施方案的條理性和可行性,主要內(nèi)容的合理性和完整性,課題研究所要的條件等。同意結(jié)題。同意推薦該同學參加答辯。設計、還是論文?指導教師對論文(設計)的內(nèi)容、工作量、工作態(tài)度、完成質(zhì)量、創(chuàng)新性、應用性、文本規(guī)范、存在不足等給出評價,以及是否同意參加答辯。并詳細介紹了低通濾波器的設計與仿真。 IIR filter。當用硬件實現(xiàn)一個數(shù)字濾波器時,所需的元件是延遲器、乘法器和加法器。但總的來說,濾波器可分為兩大類,即經(jīng)典濾波器和現(xiàn)代濾波器。在實際工作中,我們設計的濾波器都是在某些準則下對理想濾波器的近似,這就保證了濾波器在物理是可實現(xiàn)的同時穩(wěn)定的。在科研與工程應用領(lǐng)域,MATLAB 已被廣泛地用于科學研究和解決各種具體的實際問題。 [5](1)數(shù)值計算和符號計算功能魯東大學本科畢業(yè)設計3 MATLAB 以矩陣作為數(shù)據(jù)操作的基本單位,矩陣運算從而變得簡捷、高效、方便。MATLAB 提供了兩個層次的繪圖操作:一種是對圖形句柄進行的低層繪圖操作,另一種是建立在第一種操作之上的高層繪圖操作。因此,對于從事數(shù)值計算、計算機輔助設計和系統(tǒng)仿真等領(lǐng)域的人員來說,用 MATLAB 編程是一個理想選擇。功能性工具箱主要用來擴充其符號計算功能、可是建模仿真功能及文字處理功能等。在時域內(nèi),它的動態(tài)特性可以用系統(tǒng)的單位沖激函數(shù)的響應 來描述,也就是該濾波)(tha系統(tǒng)在任何時刻對輸入單位沖激信號 =δ(t)的輸出響應 。當濾波器???jHa輸入信號 與輸出信號 的拉普拉斯變換,得??txa??tya ()??sXsYa??這表明兩信號卷積的變換等于各自變換的乘積。tx??tha 模擬低通濾波器的設計思路根據(jù)用戶對所要設計的濾波器的設計要求,我們可以根據(jù)這些要求設計濾波器。 是通帶 Ω(=0— )中的最大衰減系數(shù), 是阻帶 Ω≥p p s?的最小衰減系數(shù), 和 一般用 dB 表示。 模擬低通濾波器的 MATLAB 仿真 以上所討論的設計思想,在 MATLAB 對模擬濾波器進行仿真的過程中依然適用,其具體步驟總結(jié)如下:(6) 確定模擬濾波器的性能指標,如截止頻率 ;上、下邊界頻率 , 。MATLAB 信號處理工具箱的頻率變換函數(shù)lp2lp,lp2hp,lp2bp,lp2bs。 該濾波器的特點:通帶內(nèi)具有最大平坦的頻率特性,且隨著頻率的增大平滑單調(diào)下降;階數(shù)越高,特性愈接近矩形,過渡帶愈窄傳遞函數(shù)無零點。 %按 n 指定的頻率點給出頻率響應 magH2=(abs(H)).^2。()NcC?切比雪夫 I 型濾波器特點是:通帶內(nèi)具有等波紋起伏特性,在阻帶內(nèi)單調(diào)下降,具有更大的衰減特性;階數(shù)越高,特性越接近矩形。 %設計切比雪夫 I 型濾波器 [b,a]=zp2tf(z,p,k)。但是這是在犧牲了通帶的平滑程度換來的。 %設計 ChebyshevII 型模擬低通濾波器 [b,a]=zp2tf(z,p,k)。隨著濾波器階數(shù)的增高,其幅頻特性越接近矩形。Rs=15。 %求得傳遞函數(shù)的復數(shù)頻率響應 magH2=(abs(H)).^2。橢圓濾波器在通帶和阻帶內(nèi)均有波紋出現(xiàn),但在相同過渡帶寬的條件下,魯東大學本科畢業(yè)設計12該濾波器所需階數(shù)最少。 隨著信息時代的到來,數(shù)字信號處理已經(jīng)成為當今一門極其重要的學科和技術(shù),并且在通信、語音、圖像、自動控制等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應用?! ? IIR 濾波器的設計 IIR 濾波器的基本結(jié)構(gòu) 無限長單位沖激響應(IIR)濾波器有以下幾個特點:(1) 系統(tǒng)的單位響應 h(n)是無限長的;;(2) 系統(tǒng)函數(shù) H(z)在有 z 平面(0︱z︱∞)上有極點存在;(3) 結(jié)構(gòu)上存在著輸出到輸入的反饋,也就是結(jié)構(gòu)上是遞歸型的。 在前面了解了模擬濾波器的設計,在數(shù)字濾波器的設計中,就是利用模擬濾波器的設計成果進行數(shù)字濾波器的設計。這些變換均魯東大學本科畢業(yè)設計13是復值映射,許多文獻對此都有研究,根據(jù)數(shù)字濾波器所保持的模擬濾波器的不同特性,研究出不同的變換技術(shù)。sG(s)是模擬濾波器的系統(tǒng)傳遞函數(shù),又令 H(z)是數(shù)字濾波器的系統(tǒng)傳遞函數(shù)。經(jīng)過以上分析,按照脈沖響應不變法,通過模擬濾波器的系統(tǒng)傳遞函數(shù) G(s),可直接求得數(shù)字濾波器系統(tǒng)函數(shù) H(Z),其設計具體步驟歸納如下:(1)利用 ω=ΩT(可由關(guān)系式 推出) ,將數(shù)字濾波器指標 , 轉(zhuǎn)換為模擬ezsT??PS濾波器指標 ,?PS(2)根據(jù)指標 , 來設計模擬濾波器 G(s)(3)利用部分分式展開法,把 G(s)展成 (43)?????NkkPsAG1(4)最后把模擬極點 轉(zhuǎn)換為數(shù)字極點 ,得到數(shù)字濾波器:PkeTSk (44)????NkTSkZAzH11以脈沖響應不變法設計巴特沃斯低通數(shù)字濾波器為例魯東大學本科畢業(yè)設計14 [b,a]=butter(n,Wn,39。 %脈沖響應不變法得到數(shù)字濾波器的分子、分母系數(shù)disp(39。%.4e39。)。 fprintf(39。\n39。 %得到模擬濾波器的單位沖擊響應系數(shù)Ampli=20*log10(abs(h)/abs(h(1)))。這種映射關(guān)系能保證:魯東大學本科畢業(yè)設計16(1) s 平面的整個虛軸 j 只映射為 z 平面的單位圓一周;?(2) 若 H(s)是穩(wěn)定的,由 H(s)映射得到的 H(z)也應該是穩(wěn)定的。而 FIR 濾波器在保證幅度特性技術(shù)的同時,要求嚴格做到是很線性相位特性。FIR 濾波器的設計方法與 IIR 數(shù)字濾波器的設計的方法有很大不同。IIR 濾波器的設計中的各種變換方法對于 FIR 濾波器的設計是不合適的,因為 IIR 濾波器的設計是面向零極點系統(tǒng)的,而 FIR 濾波器僅包含零點。對實際 FIR 濾波器頻率響應的幅度函數(shù)起影響的是窗函數(shù)頻率響應的幅度函數(shù)。因此,窗函數(shù)的選取,往往是在滿足阻帶衰減的條件下,盡可能地使過渡帶要窄。但是這只適用于要求設計少數(shù)幾階濾波器。但是這種簡單性是犧牲了濾波器的靈活性換來的。而且窗函數(shù)和其他大多算法能更加接近任意的頻率響應。第六章 參考文獻 (1)程佩青 ,數(shù)字信號處理教程,北京;清華大學出版社,2022 年(2)張德豐,數(shù)字信號處理與應用,北京;清華大學出版社,2022 年(3)李莉,王沛,俞玉蓮,常寧,數(shù)字信號處理原理和算法實現(xiàn),北京;清華大學出版社,2022 年(4)萬永革,數(shù)字信號處理的 MATLAB 實現(xiàn),北京;科學出版社,2022 年魯東大學本科畢業(yè)設計18(5)劉衛(wèi)國,MATLAB 程序設計與應用,北京;高等教育出版社,2022 年(6)楊順遼,李永全,數(shù)字信號處理實現(xiàn)與實踐,武漢;華中科技大學出版社(7)王嘉梅,基于 MATLAB 的數(shù)字信號處理與時間開發(fā),西安;西安電子科技大學出版社,2022 年附錄 A 巴特沃斯濾波器繪制巴特沃斯模擬低通濾波器的幅頻平方響應曲線,階數(shù)分別為1,6,10,15,20 n=0::2。 case 4,N=15。 %將零點增益形式轉(zhuǎn)換為傳遞函數(shù)形式 [H,w]=freqs(b,a,n)。 %繪制傳遞函數(shù)平方 end xlabel(39。︱H(jw)︱^239。)。n=639。n=1539。 附錄 B 切比雪夫 I 型模擬低通濾波器繪制切比雪夫 I 型模擬低通濾波器的平方幅頻響應曲線,階數(shù)為 1,4,6,10 程序如下: n=0::2。 case 4,N=10。 %轉(zhuǎn)換為傳遞函數(shù)形式 [H,w]=freqs(b,a,n)。 num2str(ii)]。N=39。)。 grid onend附錄 C 切比雪夫 II 型模擬低通濾波器魯東大學本科畢業(yè)設計20 繪制切比雪夫 II 型模擬低通濾波器的平方幅頻響應曲線,階數(shù)分別為 1,4,6,10程序如下: n=0::2。 case 4,N=10。 %轉(zhuǎn)化為傳遞函數(shù) [H,w]=freqs(b,a,n)。 num2str(ii)]。N=39。)。 grid on。 case 3,N=6。 %設置通帶波紋為 1dB,阻帶衰減為 15dB [z,p,k]=ellipap(N,Rp,Rs)。 %給出幅度函數(shù)平方函數(shù) posplot=[39。 plot(w,magH2)。 xlabel(39。橢圓 ︱H(jw) ︱^239。OmegaP=*pi/Ts。)。[b,a]=butter(n,Wn,39。 %脈沖響應不變法得到數(shù)字濾波器的分子、分母系數(shù)魯東大學本科畢業(yè)設計22disp(39。%.4e39。)。 fprintf(39。\n39。 %得到模擬濾波器的單位沖擊響應系數(shù)Ampli=20*log10(abs(h)/abs(h(1)))。)。ylabel(39。subplot(2,1,2)。)。ylabel(39。附錄 F 雙線性變換法設計
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