數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)fir低通濾波器加窗效應(yīng)分析-免費(fèi)閱讀
【正文】 通過(guò)對(duì)該課程的學(xué)習(xí)，我們對(duì)數(shù)字信號(hào)處理有了更進(jìn)一步的理解：通過(guò)對(duì)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)，我們也了解了數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)和基本特性，而且還掌握了基本的撰寫論文的形式和思路。這兩項(xiàng)要求不可能同時(shí)得到最佳，常用的窗函數(shù)是在這兩個(gè)因素之間取得適當(dāng)?shù)恼壑?。矩形?9。xlabel(39。[h2,w12]=freqz(hl2,1,512)。 由該圖也可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)M增大時(shí)，通帶內(nèi)出現(xiàn)了紋波，隨著M的繼續(xù)增大，這些紋波并不消失，只是最大的上沖越來(lái)越接近于間斷點(diǎn)（）。,39。xlabel(39。)。hl2=fir1(M(2),wc/pi,hanning(N(2)))。(10)axis 坐標(biāo)設(shè)置，比如axis([0 2*pi ])，x的坐標(biāo)范圍是0到2π。(9)plot 二維畫圖，plot(x,y) % x為圖形上之x坐標(biāo)向量，y為其對(duì)應(yīng)的y坐標(biāo)向量。調(diào)用中若N默認(rèn)，默認(rèn)值為512。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動(dòng)畫和表達(dá)式作圖。 Matlab一個(gè)高級(jí)的矩陣/陣列語(yǔ)言，它包含控制語(yǔ)句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c(diǎn)。(矩形窗主瓣窄，旁瓣大，頻率識(shí)別精度最高，幅值識(shí)別精度最低；布萊克曼窗主瓣寬，旁瓣小，頻率識(shí)別精度最低，但幅值識(shí)別精度最高。 以上幾種窗函數(shù)，都是以增加主瓣寬度為代價(jià)來(lái)降低旁瓣。下面具體介紹幾類類窗函數(shù)及其特性。由圖可看出，加矩形窗后使實(shí)際頻率響應(yīng)偏離理想頻率響應(yīng)，主要影響有三個(gè)方面：（1）理想幅頻特性陡直邊緣處形成過(guò)渡帶，過(guò)渡帶寬取決于矩形窗函數(shù)頻率響應(yīng)的主瓣寬度。先由的傅里葉反變換導(dǎo)出理想濾波器的沖激響應(yīng)序列，即： 由于是矩形頻率特性，所以是一無(wú)限長(zhǎng)的序列，且是非因果的，而要計(jì)的FIR濾波器的沖激響應(yīng)序列是有限長(zhǎng)的，所以要用有限長(zhǎng)的序列h(n)來(lái)逼近無(wú)限長(zhǎng)的序列，最有效的方法是截?cái)?，或者說(shuō)用一個(gè)有限長(zhǎng)度的窗口函數(shù)w(n)序列來(lái)截取，即: 。之后，利用數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出一個(gè)實(shí)際濾波器模型來(lái)逼近給定的目標(biāo)。它以分貝值的形式給出要求，在工程實(shí)際中，比較受到歡迎。并行處理:數(shù)字濾波器的另外一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)并行處理，比如數(shù)字濾波器可以采取DSP處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)并行處理。 FIR濾波器的優(yōu)點(diǎn)在數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用中，數(shù)字濾波是各種DSP應(yīng)用中的基本算法，在數(shù)字信號(hào)處理中有很重要的地位，數(shù)字濾波器十分重要并己獲得廣泛的應(yīng)用。文中實(shí)例是為了表明，可方便地用DSP實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的實(shí)時(shí)濾波處理，所采用的采樣頻率并不高。給出了在MATLAB環(huán)境下，用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器的過(guò)程和設(shè)計(jì)實(shí)例。然而數(shù)字基帶傳輸也同樣不可避免地要產(chǎn)生由碼間串?dāng)_造成的誤碼現(xiàn)象。 學(xué)生那份任務(wù)書要求裝訂到課程設(shè)計(jì)報(bào)告前面。 由于FIR數(shù)字濾波器可實(shí)現(xiàn)對(duì)升余弦滾降特性的近似，故本文經(jīng)過(guò)FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)來(lái)對(duì)各種窗函數(shù)進(jìn)行選擇，并通過(guò)窗函數(shù)法實(shí)現(xiàn)對(duì)升余弦特性低通濾波器的設(shè)計(jì)，同時(shí)用MATIAB來(lái)仿真實(shí)現(xiàn)。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明FIR濾波器準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好，可以有效的濾除干擾信號(hào)，設(shè)計(jì)結(jié)果滿足性能指標(biāo)要求。由上面的方程可見， F IR 濾波算法實(shí)際上是一種乘法累加運(yùn)算，它不斷地輸入樣本x ( n) ，經(jīng)延時(shí)( Z 3 /1)做乘法累加，再輸出濾波結(jié)果y(n)[1,2,3] ?？煽啃愿?因?yàn)閿?shù)字系統(tǒng)只有兩個(gè)電平信號(hào)“1”和“O”，受噪聲及環(huán)境條件的影響小，而模擬濾波各個(gè)參數(shù)都有一定的溫度系數(shù)，易受到溫度、振動(dòng)、電磁感應(yīng)等影響。幅度指標(biāo)主要以兩種方式給出。 (2)逼近。它集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形顯示于一體，構(gòu)成了一個(gè)界面友好的用戶環(huán)境。經(jīng)過(guò)加矩形窗后所得的濾波器實(shí)際頻率響應(yīng)能否很好地逼近理想頻率響應(yīng)呢？下圖給出了理想濾波器加矩形窗后的情況。上邊只考慮了矩形窗，如果我們使窗的主瓣寬度盡可能地窄，旁瓣盡可能地小，可以獲得性能更好的濾波器，通過(guò)改變窗的形狀來(lái)達(dá)到這個(gè)目的。 增加一個(gè)二次諧波余弦分量，可進(jìn)一步降低旁瓣，但主瓣寬度進(jìn)一步增加，增加N可減少過(guò)渡帶。 多爾夫切比雪夫窗定義：， M=n=M其中，是一個(gè)用分?jǐn)?shù)表示的旁瓣相對(duì)幅度是X的第e階切比雪夫多項(xiàng)式。這些工具方便用戶使用MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。在通常情況下，可以用它來(lái)代替底層編程語(yǔ)言，如C和C++ 。允許用戶編寫可以和MATLAB進(jìn)行交互的C或C++語(yǔ)言程序。返回的向量b為濾波器的系數(shù)，它的階數(shù)為n+1。還比如：plot(x,y,39。n2=0:N(2)1。plot(w11/pi,20*log(abs(h1)/max(abs(h1))))。title(39。)
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