【正文】 ................ 20 參考文獻(xiàn) ................................................................... 21 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文 （設(shè)計） 15 1 緒論 引言 凡是有能力進(jìn)行信號處理的裝置都可以稱為濾波器 。在 MATLAB 軟件中有豐富的濾波器設(shè)計的相關(guān)命令，掌握相關(guān)的方法后可以提高我們的工作效率。 810 周：撰寫論文。 基本要求 : 著重培養(yǎng)解決實際問題的能力及初步的理論研究能力；查閱文獻(xiàn)資料、調(diào)查收集信息的能力；獨立思考，認(rèn)真鉆研，提出方案并論證方案的能力；設(shè)計、計算、繪圖能力；調(diào)整與測試的能力，包括實驗數(shù)據(jù)分析與處理的能力；外文閱讀、計算機(jī)應(yīng) 用能力；撰寫實驗報告、設(shè)計說明書、技術(shù)總結(jié)和論文的能力；語言表達(dá)、思辨能力。討論巴特沃斯低通濾波器在實際中的一些應(yīng)用， 提出了 巴特沃斯低通濾波器的優(yōu)點 。 78 周：撰寫論文大綱。 指導(dǎo)教師（簽字） ： 年 月 日 院（系）意見： 教學(xué)院長（主任）（簽字）： 年 月 日 備注： [摘要 ] 濾波器設(shè)計是數(shù)字信號處理的重要內(nèi)容。 MATLAB simulation。使以 數(shù)字濾波器 為主的 各種濾波器 得到了 飛速 的 發(fā)展，到 70 年代后期， 數(shù)字濾波器的 單片集成已被研制出來并得到應(yīng)用。 [1] 濾波器 主要分成 經(jīng)典濾波器和 數(shù)字 濾波器 兩類 。因此，數(shù)字濾波器的概念和模擬濾波相同，只是信號的形式和現(xiàn)實 濾波方法不同。幅頻特性 反應(yīng)的是 信號 從此濾波器 通過 后 各個 頻率成分 的 振幅衰減情況，相頻特性 表示的是經(jīng)過 濾波器 之后各個 頻率成分 在時間上的延時情況。通帶頻率范圍為 0? ? ? p? ，在 通帶 (0, p? )中 要求 1)(1 1 ??? ?? jeH ， 阻帶頻率范圍為 s? ? ? ? ? ，在 阻帶 ( s? ,? )中 要求 2)( ?? ?jeH 。所以通帶邊界頻率 p? 、 阻帶邊界頻率 s? 、 通帶最大衰減 p? 、 阻帶最小衰減 s? 決定了 低通濾波器 的設(shè)計指標(biāo) 。數(shù)字濾波器具有高精度、高可靠性、可程控改變特性或復(fù)用、便于集成等優(yōu)點。 MATLAB 名字由 MATrix 和 LABoratory 兩詞的前三個字母組合而成。 MATLAB 以商品形式出現(xiàn)后，僅短短幾年，就以其良好的開放性和運行的可靠性，使原先控制領(lǐng)域里的封閉式軟件包（如英國的 UMIST，瑞典的 LUND 和 SIMNON，德國的 KEDDC）紛紛淘汰，而改以 MATLAB 為平臺加以重建。這幾乎成了九十年代教科書與舊版書籍的區(qū)別性標(biāo)志。在設(shè)計研究單位和工業(yè)部門， MATLAB 被認(rèn)作進(jìn)行高效研究、開發(fā)的首選軟件工具。 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 本文的內(nèi)容安排如下： 第一章，由濾波器引出數(shù)字濾波器，介紹它的原理和應(yīng)用，最后對 MATLAB 進(jìn)行簡單介紹； 第二章， 對 巴特沃斯 低通 濾波器 、切比雪夫Ⅰ型和Ⅱ型濾波器、 橢圓濾波器四種 典型濾波器 加以 簡單 的闡述 ，然后 把四種濾波器 加以比較， 最后得出 巴特沃斯 低通 濾波器在實際應(yīng)用中的 種種 優(yōu)點 ； 第三章， 詳細(xì)介紹 巴特沃斯低通濾波器 的特性和原理 ； 第四章，用 MATLAB 軟件 對 巴特沃斯低通濾波器仿真。因為，任何裝置的響應(yīng)特性都是激勵頻率的函數(shù)，都可用頻域函數(shù)描述其傳輸特性。 高于 f1的頻率 幾乎不 衰減通過，低于 f1的頻率 幾乎不能通過 。高于 f1低于 f2的頻率 幾乎不能通過 ，其余頻率幾乎不衰減通過。采用何種形式的切比雪夫濾波器取決于實際用途。 因為 極點位置與經(jīng)典場論中的橢圓函數(shù) 具有一定關(guān)聯(lián) ， 所以叫做 橢圓濾波器。所以橢圓濾波器的階數(shù) N 由通帶邊界 頻率 p? 、阻帶邊界頻率 s? 、通帶最大衰減 p? 和阻帶最小衰減 s? 共同決定。兩種類型的切比雪夫濾波器的過渡帶寬度相等， 比巴特沃斯濾波器的過渡帶窄，但是比橢圓濾波器的過渡帶寬。 wp=2*pi*5000。 濾波器階數(shù) N1=5 N2=3 N3=3 N4=3 圖 巴特沃思、切比雪夫Ⅰ型、切比雪夫Ⅱ型 、 橢圓濾波器 頻響特性曲線 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 10 濾波器參數(shù)為 N=5,Rp=2。 [8] 巴特沃斯低通濾波器的 設(shè)計原理 巴特沃斯低通濾波器的幅度平方函數(shù) 2a jH ）（ ? 用下式表示： N2c2a 11jH）（）（????? （ ） N 為 濾波器的階數(shù)。 N 決定了 幅度下降速度， N 越大 ，通帶 就越 平坦，過渡帶 也隨之變 窄， 阻帶幅度 同過渡帶 下降的速度 越迅速 ， 總體 頻響特性 同 理想低通濾波器 的實際 誤差 越小 。 ， 2N1。 c/???? ， ? 稱為歸一化頻率。 ② 根據(jù)公式 1N1,0kp N2 1k221jk ?? ，）（ ?? ??? ， 求出歸一化極點 kp ，將 kp 代入 ??? 1N 0k ka pp1pH）（）（ 中 ，得 出 歸一化傳輸函數(shù) ）（ pHa 。 由 [z,p,k] = buttap(n)函數(shù) 可設(shè)計出 n階巴特沃斯低通濾波器原型 ,其傳遞函數(shù)為 ))(())2())(1(( 1)( npspspssH ????? （ ） 所以事實 上 z 為空陣 。 Rs 為通帶區(qū)的最大波動系數(shù) ,Rp 為 Rs 阻帶區(qū)的最小衰減系數(shù) , Rs 和 Rp 的單位都為 dB。 t=linspace(0,1,N)。Xt=fft(xt,N)。b0=1。b4=b1。 figure,plot(Q(1:64),Has(1:64),Q,30,39。,5,Has,39。),ylabel(39。yt=ifft(Yt)。) 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 17 圖 假定的輸入信號的時域波形和頻譜 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 18 圖 濾波器的輸出信號的時域波形和頻譜 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 19 5 結(jié)論與展望 總結(jié) 首先本文介紹的用 MATLAB 對數(shù)字巴特沃思濾波器設(shè)計的方法 ,在眾多方面有很好的應(yīng)用 ,本文介紹的簡易方法還可以用于其他常用濾波器 , [8]例如切比雪 (Chebyshev)濾波器、橢圓 (Cauer)濾波器等。 雖然我們對于 巴特沃斯低通濾波器 的研究已取得很好的成績，收獲了許多可喜的成果，但是我們還有很多問題有待解決。在論文寫作過程中，從論文選題、資料搜集，到論文撰寫、修改定稿都得到了 老師的悉心指導(dǎo)。 感謝我的同學(xué)們，我們一起度過了一段美好的求學(xué)時光，給過我很多學(xué)業(yè)上的啟發(fā)和幫助，精神上的 鼓勵和支持。煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 參考文獻(xiàn) [1] 李亞奇 .基于時分復(fù)用的 CSD 編碼 FIR 數(shù)字濾波器設(shè)計 .天津大學(xué) 出版社 , 2020 [2] 冀偉 .虛擬儀器及數(shù)據(jù)庫在起落架測試系統(tǒng)中的應(yīng)用 .西北工業(yè)大學(xué) 出版社 , 2020 [3] 師順泉 .基于 DSP 的有源電力濾波器控制系統(tǒng)的研究 .河北工業(yè)大學(xué)出版社， 2020 [4] 楊巍青 .基于Δ Σ鑒相器的分?jǐn)?shù)頻 率合成器研究 .北京郵電大學(xué)出版社， 2020 [5] 羅家佳 .電子定量包裝秤動態(tài)稱重系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理方法的研究 .廈門大學(xué)出版社， 2020 [6] 安永東 .水下船體表面清刷機(jī)器人檢測系統(tǒng)研究 .哈爾濱工程大學(xué)出版社， 2020 [7] 林樺 .S、 C 波段電可調(diào)等離子體濾波器理論分析及實驗基礎(chǔ)研究 .上海交通大學(xué)出版 社， 2020 [8] 黃同等 .基于 MATLAB 的巴特沃思數(shù)字濾波器設(shè)計 .延安大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版 ),2020. [9] 李鐘慎 .基于 MATLAB 設(shè)計巴特沃斯低通濾波器 .信息技術(shù) .2020 [10]楊光等 .數(shù)字濾波在鋼橋應(yīng)力監(jiān)測 信號處理中的應(yīng)用 .河南科學(xué) 2020 年 1 期