基于matlab的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)論文-免費(fèi)閱讀
【正文】 7叢玉良、王宏志，數(shù)字信號(hào)處理及其MATLAB實(shí)現(xiàn)，電子工業(yè)出版社。實(shí)際應(yīng)用中,數(shù)字濾波器也可以對(duì)連續(xù)時(shí)間信號(hào)進(jìn)行處理,但需要先對(duì)連續(xù)信號(hào)進(jìn)行A/D變換,經(jīng)數(shù)字濾波后,再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換得到所需要的連續(xù)信號(hào)。plot(t,x1) %500Hz方波波形yi=conv(hi,x1) %時(shí)域卷積輸出subplot(326)。 基于直接原型變換法的MATLAB實(shí)現(xiàn)數(shù)字帶通濾波器直接設(shè)計(jì)程序fp= [480,520]。plot(w/(2 pi),pha) %模擬相頻曲線沖擊響應(yīng)不變法進(jìn)行離散化設(shè)計(jì)fo=5000 %采樣頻率[bn,an]=impinvar(b,a,5000) %數(shù)字帶通濾波函數(shù)系數(shù)巴特沃斯型數(shù)字帶通濾波器頻率響應(yīng)[hz,w]=freqz(bn,an)mz=abs(hz)。fs=[450,550] %模擬通帶、阻帶頻率wp=[480,520]*pi*2 %模擬通帶角頻率ws=[450,550]*pi*2 %模擬阻帶角頻率rp=3。3 .4各種設(shè)計(jì)方法的MATLAB實(shí)現(xiàn) 基于模擬低通原型的MATLAB實(shí)現(xiàn)通過(guò)模擬低通原型濾波器進(jìn)行數(shù)字帶通設(shè)計(jì)程序：fp=480 %模擬低通通帶上限頻率fs=520 %模擬低通阻帶下限頻率wp=2*pi*fp %模擬低通通帶上限角頻率ws=2*pi*fs %模擬低通阻帶下限角頻率rp=3 %通帶波動(dòng)rs=20 %阻帶衰減%巴特沃斯模擬低通原型濾波器設(shè)計(jì)[n,wn]=buttord(wp,WS,rp ,rs,39。 模擬濾波器到數(shù)字濾波器的轉(zhuǎn)換可在時(shí)域進(jìn)行也可在頻域?qū)崿F(xiàn),時(shí)域轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵是要使數(shù)字濾波器與模擬濾波器時(shí)域響應(yīng)的采樣值相等,以保持其瞬態(tài)特性不變,常用的是沖擊響應(yīng)不變法。1 .傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法已經(jīng)證明,沖擊響應(yīng)不變法和雙線性變換法能較好地?fù)?dān)當(dāng)此任,則在此基礎(chǔ)上,數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)就可首先歸結(jié)為模擬濾波器的設(shè)計(jì)了。 IIR 數(shù)字濾波器可用一個(gè)n階差分方程y(n)=Σbrx(nr)+Σaky(nk),或用它的Z域系統(tǒng)函數(shù): 另外有限的單位響應(yīng)也有利于對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理，便于編程，用于計(jì)算的時(shí)延也小，這對(duì)實(shí)時(shí)的信號(hào)處理很重要。 ，對(duì)相位要求較高時(shí)，需加相位校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)。相信隨著版本的不斷提高，MATLAB在數(shù)字濾波器技術(shù)中必將發(fā)揮更大的作用。 plot(ω/π,db)。 subplot(222) stem(n,w_han)。%以下為作圖語(yǔ)句 delta_ω=2*π/1000。 %計(jì)算過(guò)渡帶寬 M=ceil(*/tr_width)+1?！ 〕绦蜻\(yùn)行結(jié)果如圖1所示。ylabel(’h(n)’)?！ itle(’凱澤窗’)。 subplot(1,1,1)?！? hd=ideal_lp(π,M)ideal_lp(ωc,M)?！ ˇ豴=*π tr_width=ωpωs。為了計(jì)算數(shù)字濾波器在頻域中的特性，可調(diào)用freqz子程序，如果不滿足要求，可根據(jù)具體情況，調(diào)整窗函數(shù)類型或長(zhǎng)度，直到滿足要求為止?！ 。?）根據(jù)待求濾波器的理想頻率響應(yīng)求出理想單位脈沖響應(yīng)hd(n)。在大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)字濾波器常常被用來(lái)實(shí)現(xiàn)選頻操作，所以指標(biāo)的形式一般為在頻域中以分貝值給出的相對(duì)幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)。h(n)=h(N1n) (2)h(n)=h(N1n) (3)(沒(méi)有式一？)式（2）稱為第一類線性相位的幅度條件（偶對(duì)稱），式（3）稱為第二類線性相位的幅度條件（奇對(duì)稱）。現(xiàn)代數(shù)字濾波器可以用軟件或硬件兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。有數(shù)字信號(hào)處理的一般理論可知，IIR濾波器的特征是具有無(wú)限持續(xù)時(shí)間的沖激響應(yīng)，而FIR濾波器使沖激響應(yīng)只能持續(xù)一定的時(shí)間。在歐美等國(guó)家的高校，MATLAB已成為線性代數(shù)、自動(dòng)控制理論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)字信號(hào)處理、時(shí)間序列分析、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等高級(jí)課程的基本教學(xué)工具。 以一數(shù)字帶通濾波器為例,著重說(shuō)明了基于MATLAB的三種濾波器的實(shí)現(xiàn)手段：模擬低通原型、合適模擬帶通及直接原型,為數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)帶來(lái)全新的實(shí)現(xiàn)手段。關(guān)鍵詞：濾波 IIR濾波器 FIR濾波器 MATLAB目 錄第一章成為攻讀學(xué)位的本科、碩士、博士生必須掌握的基本技能。第二章 數(shù)字濾波器的基本概念數(shù)字濾波技術(shù)是數(shù)字信號(hào)處理的一個(gè)重要組成部分，濾波器的設(shè)計(jì)是信號(hào)處理的核心問(wèn)題之一。軟件方式實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)濾波器參數(shù)的改變?nèi)フ{(diào)整濾波器的性能。 FIR濾波器的設(shè)計(jì) 根據(jù)沖激響應(yīng)的時(shí)域特性，數(shù)字濾波器可分為無(wú)限長(zhǎng)沖激響應(yīng)濾波器（IIR）和有限長(zhǎng)沖激響應(yīng)濾波器（FIR）?！ ∮么昂瘮?shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器的步驟如下： ?。?）根據(jù)過(guò)渡帶寬及阻帶衰減要求，選擇窗函數(shù)的類型并估計(jì)窗口長(zhǎng)度N（或階數(shù)M=N1）。如果給出待求濾波器的頻率響應(yīng)為Hd(ejω)，則理想的單位脈沖響應(yīng)可以用下面的傅里葉反變換式求出： 在一般情況下，hd(n)是不能用封閉公式表示的，需要采用數(shù)值方法表示?！ ∈褂么昂瘮?shù)法設(shè)計(jì)時(shí)要滿足以下兩個(gè)條件： ?。?）窗譜主瓣盡可能地窄，以獲得較陡的過(guò)渡帶； ?。?）盡量減少窗譜的最大旁瓣的相對(duì)幅度，也就是使能量盡量集中于主瓣，減小峰肩和紋波，進(jìn)而增加阻帶的衰減。 %計(jì)算過(guò)渡帶寬 M=ceil(()*2*π/(*tr_width)+1)+1。 %求理想脈沖響應(yīng) h=hd*w_kai?！ ubplot(2,2,1)?！ ? axis([0 M1 0 ])?！ ubplot(2,2,4)。,最小阻帶衰減為70，濾波器長(zhǎng)度為89，,符合設(shè)計(jì)要求。 %按漢寧窗計(jì)算濾波器長(zhǎng)度 disp([’濾波器的長(zhǎng)度為’,num2str(M)])?！ p=(min(db(1:1: ωp/delta_ω+1)))?！ itle(’漢寧窗’), axis([0 M1 0 ])?！ itle(′幅度響應(yīng)（db)′)。同
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