基于matlab的iir數(shù)字濾波器設(shè)計-預(yù)覽頁
【正文】 字濾波器，是指輸入，輸出均為數(shù)字信號，通過一定運算關(guān)系改變輸入信號所含頻率成分的相對比例或者濾除某些頻率成分的硬件。如果要處理的信號是模擬信號，就可以通過A/D或者D/A轉(zhuǎn)換，在信號形式上進(jìn)行匹配轉(zhuǎn)換，同樣可以使用數(shù)字濾波器對模擬信號進(jìn)行濾波?？梢钥匆姲凑蛰斎胄盘柕念l譜特點和處理信號的目的適當(dāng)選擇濾波器的頻域響應(yīng)，使得濾波后的輸出信號滿足設(shè)計性能要求，就是濾波器的濾波原理。而且，通帶和阻帶之間還要設(shè)置一定帶寬的過渡帶。 （3）. 最優(yōu)化設(shè)計法(計算機(jī)輔助設(shè)計)，在某種最小化誤差準(zhǔn)則下，建立差分方程系數(shù) a k、b i 對理想特性的逼近方程，使用迭代方法解方程組得到最佳逼近系統(tǒng)。這是因為模擬濾波器設(shè)計方法已經(jīng)很成熟，它不僅有完整的設(shè)計公式，還有完善的圖表供查閱，另外，還有一些典型的濾波器類型可供我們使用。如果需要濾波器系數(shù)，在運行程序后，只要在MATLAB命令窗口鍵入系數(shù)向量名，則相應(yīng)的系數(shù)就顯示出來了。▲【Bt，At】=lp2hp（B，A,wc），將系數(shù)向量為B和A的模擬濾波器歸一化低通原型（3Db）截止頻頻為1rad/s），變換成3dB截止頻率為wc的高通模擬濾波器，返回高通模擬濾波器系數(shù)向量Bt和At。wch=pi/2。A=[1,1]。 %畫模擬濾波器幅頻特性 grid。ylabel(39。 %模擬域低通轉(zhuǎn)換為高通系數(shù) [Bhz,Ahz]=bilinear(Bhs,Ahs,1/T)。grid。ylabel(39。 %預(yù)畸變求濾波器通帶高端截止頻率wo=sqrt(omegalc*omegauc)。 %模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字帶通系數(shù)變量 [h,w]=freqz(Bbz,Abz,512)。axis([0,1,150,0])xlabel(39。數(shù)字濾波器幅度（dB）39。 由時域卷積，頻域乘積定理得R（U，V）=E（U，V）H（U，V）。而Butterworth低通濾波器在物理上是可以實現(xiàn)的濾波器，它的轉(zhuǎn)移函數(shù)模的平方為,為N階，截止頻率為。figure, imshow(I),D = imnoise(I,39。F=fft2(D)。d0=40。 h=1/(1+(d/d0)^(2*n))。FD=uint8(real(FD))。因此我們下面將探討更優(yōu)化的設(shè)計方法。．FDATool設(shè)計IIR數(shù)字濾波器 FDATool(Filter Designamp。FDATool界面總共分兩大部分，一部分是Design Filter。如果選擇Minimum Order，則MATLAB根據(jù)所選擇的濾波器類型自動使用最小階數(shù)。采用窗函數(shù)設(shè)計濾波器時，由于過渡帶是由窗函數(shù)的類型和階數(shù)所決定，所以只需定義通帶截止頻率，而不必定義阻帶參數(shù)。我們將以一個IIR濾波器的設(shè)計實例來具體說明使用matlab工具箱的方便。通過菜單選項Analysis可以在特性區(qū)看到所設(shè)計的幅頻響應(yīng)、相頻響應(yīng)、沖擊響應(yīng)和零極點配置等特性，,。這種設(shè)計方法的設(shè)計思路是：，例如fvtool，sptool等，使用這些工具箱進(jìn)行設(shè)計。 .fvtool設(shè)計IIR數(shù)字濾波器 FVTool 可用于查看設(shè)計或?qū)氲臑V波器的特性，包括其幅度響應(yīng)、相位響應(yīng)、群延遲、極點零點圖、沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)等。Rp=1。 %巴特沃斯模擬濾波器[num, den] = iirlp2bp(B,A, , [, ])。 %生成simulink仿真模型界面運行此程序則會出現(xiàn)fvtool界面， Butterwoth濾波器幅頻特性界面 通過這個界面我們不僅可以分析道所要設(shè)計的濾波器的幅頻特性，還可以分析它的相頻特性，以及零極點圖，單位脈沖響應(yīng)，單位階躍響應(yīng)，群延遲，相位延遲以及加入高斯噪聲后的頻譜等等。這樣一個模塊可以直接用于信號傳輸中濾波器模塊的建立。借助其可以： ①設(shè)計和編輯各種長度和類型并具有標(biāo)準(zhǔn)配置的 FIR 和 IIR 濾波器 ②查看設(shè)計或?qū)氲臑V波器的特性，包括其幅度響應(yīng)、相位響應(yīng)、群延遲、極點零點圖、沖激 響應(yīng)和階躍響應(yīng)等 ③將濾波器應(yīng)用于選定的信號使用不同頻譜估計方法進(jìn)行頻域數(shù)據(jù)的圖形化分析，其中包括 Burg、FFT、多正弦窗 (MTM)、MUSIC、特征向量、Welch 和 YuleWalker AR 。（2）單擊Filters列表下的New，按照參數(shù)要求設(shè)計出濾波器filt1（3）將濾波器filt1應(yīng)用到f信號序列。說明濾波的效果比較理想。它需要反復(fù)的實驗，而且需要設(shè)計者憑借經(jīng)驗設(shè)定參數(shù)，平時所要設(shè)計的數(shù)字濾波器，階數(shù)和類型并不一定是完全給定的，很多時候要根據(jù)設(shè)計要求和濾波效果不斷地調(diào)整，以達(dá)到設(shè)計的最優(yōu)化。我們可以根據(jù)原信號的特點，在Sptool界面中設(shè)計我們所需要的濾波器的特性，來對原信號進(jìn)行處理，它能有效滿足信號處理要求，因此我們常常會選擇這種更加優(yōu)化的方式來設(shè)計濾波器。 2 Simulink仿真框圖設(shè)計 使用Simulink來仿真，要經(jīng)過以下步驟：（1） 環(huán)節(jié)庫及輸入（2） 環(huán)節(jié)的連接（3） 環(huán)節(jié)參數(shù)的設(shè)定（4） 仿真框圖的運行：現(xiàn)在我們就以上設(shè)計步驟來具體設(shè)計關(guān)于IIR數(shù)字濾波器的信號傳輸過程：我們首先確定仿真的模型，信號源：*（5+4*sin（20t））*cos（20t），將這個模擬信號源，然后與信號W1（t）和W2（t）相加（這里W1（t）為離散正弦信號，幅度為2，而W2(t)是一個高斯白噪聲信號作為干擾源，它的均值為0，），這樣相加之后，成為一個混合信號，使其通過一個IIR數(shù)字帶通濾波器，用這個濾波器來濾除我們所需要的頻段信號，是輸出信號的頻率在15到25HZ內(nèi)。我們注意到，模型中需要兩個示波器，Scope1用來顯示抽樣信號加了高斯噪聲信號和DSP正弦離散信號后的混合信號的波形，而Scope2我們將其設(shè)計為一個雙蹤示波器，用來顯示濾波后的信號波形，和我們需要的原始抽樣信號波形。但是不可否認(rèn)的是，設(shè)計的IIR數(shù)字濾波器濾波效果依然明顯，它有效地濾除了頻帶外的干擾信
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