【正文】 特別要感謝我的指導老師王珍鳳，感謝您在百忙之中抽時間給我們看論文，指出錯誤，并指導我改正。通過本次畢業(yè)設計，我對數(shù)字信號處理這方面的知識，還有 MATLAB 軟件的功能以及使用方法都比在課堂上學到的知識有更深層次的了解。 數(shù)字濾波器可以說成是 Analog 濾波器的優(yōu)良升級。 圖 41 帶通濾波器的仿真圖 濾波器設置如圖 42，這個設置使得振幅為 1/2，頻率在 1/5 和 4/5 之間的信號都能通過，小于或高于這個頻率范圍的其余信號全部過濾掉。 grid。 [P,Q]=cheby1(N,rp,Wn,39。 帶通濾波器的頻率響應、幅度響應、頻帶特性、輸入輸出波形圖的仿真結(jié)果如圖 33 3 39 所示： 圖 36 帶通濾波器的頻率響應圖 圖 37 帶通濾波器的幅度響應 李曉艷：基于 MATLAB 的高階帶通濾波器的設計與仿真 16 圖 38 帶通濾波器的頻譜特性 圖 39 輸入、輸出波形頻譜 銅陵學院畢業(yè)設計 17 最優(yōu)化設計法 上面已經(jīng)運用等波紋切比雪夫逼近準則來實現(xiàn)， MATLAB 程序如下： W1=100。輸出波形頻譜圖 39。頻率 39。 f2=f2/pi*fs/2。)。 title(39。ytick39。,39。)。 plot(w,Hf,39。)。 李曉艷：基于 MATLAB 的高階帶通濾波器的設計與仿真 14 h=real(ifft(H))。 T1=。 %低阻帶邊緣 wsl=*pi。)。 %Y 軸標簽 title(39。 [h2,w]=freqz(hn,1,512)。)。 %X 軸標簽 title(39。 n=0:N1。現(xiàn)在先熟悉一下兩個函數(shù)： （ 1） n ,fo ,ao ,weights =remezordf ,a ,dev （ 2） h =remez(n ,fo ,ao ,weights‘, ftype’) 窗函數(shù)法的設計與仿真 本次拿矩形窗函數(shù)來實現(xiàn)，其它函數(shù)類似 。第三，在仿真模型的基礎上，設定或修改功能模型的參數(shù)及整個系統(tǒng)的參數(shù)。SIMULINK 因為其優(yōu)勢明顯而被應用于各個領域中，像通信與衛(wèi)星、航空航天、生物醫(yī)銅陵學院畢業(yè)設計 9 學、汽車等等。它提供了一個圖形交互化的環(huán)境，也就是他的用戶界面上，在鼠標的拖動下，一個可能很復雜的模型就可以很輕松地被建立起來。 MATLAB 具有很多其它工程計算軟件沒有的優(yōu)點，比如說它操作起來會比較簡單，不會像 C 語言一樣，程序出現(xiàn)錯誤就運行不出結(jié)果。正常情況下，線性相位濾波器在各種頻帶內(nèi)偏差范圍的設定是因需而異的。 最優(yōu)化設計法 最優(yōu)化設計法是把任何抽樣值都當作變量， 某些優(yōu)化準則，采用迭代計算的計算機來計算 ， 可以擁有最佳的結(jié)果。通過采取某個與頻率對映的演變帶中嵌入照應的不間斷的采樣點，增添演進帶使它最佳不間斷的辦法，用此使得通帶和阻帶中的演進相對舒緩，由此使得臨界偏差盡可能的小。另一方面，我們也了解到是一個以為周期的函數(shù)，能夠書寫成傅里葉級數(shù)的形式，故能夠稱傅里葉法。 （ 3） 該濾波器系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)不是一般的遞歸結(jié)構(gòu)，在沒不僅過輸出到輸入反饋的情況之下，一些系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，仍然會包括一個反饋遞歸組成模塊。實行過程中可能會遇到以下幾個問題： （ 1） 確定一個數(shù)字濾波器對性能指標的真實的目標需求。 將數(shù)字輸入的信號轉(zhuǎn)換成由特定的操作序列的數(shù) 字輸出。它是利用離散的時變系統(tǒng)的特性的優(yōu)點，分析輸入信號的特征，經(jīng)過計算和處理。 李曉艷：基于 MATLAB 的高階帶通濾波器的設計與仿真 2 數(shù)字濾波器的應用領域 數(shù)字信號處理技術關聯(lián)牽扯到的行業(yè)范圍十分的廣闊： 概括進去了有通信、語言、圖形符號等。濾波器的發(fā)展也只能越來越精深，卻無法做到完美。傳統(tǒng)濾波器通過不同的占用頻帶將輸入信號中的有用成分和希望濾除的頻率分離，得到理想的信號，從而達到濾波的目的。 MATLAB。而濾波器的出現(xiàn)也為人們的生活帶來了便捷。 本文介紹如何運用MATLAB 進行高階帶通濾波器的設計與仿真，在窗函數(shù)法、頻率抽樣法、最優(yōu)化設計法三種方法的基礎上，尋找一種最優(yōu)化設計方法。與模擬濾波技術相比，數(shù)字濾波技術對數(shù)字信號分析、處理更加方便。帶通濾波器使有用信號能夠通過某一頻段，其他的信號被抑制較低的狀態(tài)，從而達到過濾的目的。數(shù)字信號處理的理論和技術始一出現(xiàn)就受到極大的關注，近年來已經(jīng)慢慢完善成為了一個嶄新的學術科學性質(zhì)的體系。 數(shù)字信號處理，循名責實主要是利用數(shù)學上的公式或者具有特定的符號的序列把有用的信號取而代之。圖 21 為各種數(shù)字濾波器對的理想幅度頻率響應（只表示正頻率部分）。 也可以說 是將輸入信號變換成一定的輸出，從而達到目的，以獲得有用的信號。還緊接著，由于 FIR 濾波器的脈沖響應在單位長度 下是有限的，所以總能由 FFT（快速的傅立葉變換）算法運算之后得到濾波后的信號，因此可以大大提高了運算效率。這種效果是由波動的通頻帶展寬和過渡區(qū)，不能滿足技術要求造成的。此或者用來臨界或者。假使僅僅加大阻帶的衰弱，而卻不改變演進帶寬，這時，可以通過加大采樣點 N 來實現(xiàn)。 一般情況下，濾波器的設計過程中對帶通和阻帶的誤差波動的設求是不同的。但是給軟件推出后，受到了很大的關注，應用范圍也隨之變廣。 SIMULINK 簡介與功能 SIMULINK 模型是通過對模型的設計模板進行嵌入模塊庫形式而創(chuàng)建的，每個功能模塊是通過對系統(tǒng)的定量描述，處理系統(tǒng)通過可視化技術的效果顯示出來。其中公共模塊庫是最 基礎，最通用的模塊庫，被用在各個領域，共包括 16 個模塊，有 Commonly Used Blocks(通用模塊庫 )、 Continuous(連續(xù)系統(tǒng)模塊 )、 Discontinuous(非線性系統(tǒng)模塊庫 )等。信宿是指接收信號的部分，可以在示波器上顯示。如圖 31 是增強 SIMULINK 的模塊功能 圖 31 增強 SIMULINK 的模塊功能的方法 增強SIMULINK 模塊功能的方法 利用 SIMULINK 本身來建立子系 統(tǒng)，封鎖自定義的模塊 采用 MATLAB 的 M 文件、 Fortran 以及 C代碼生成自定義模塊 將 SIMULINK 與開發(fā)軟件的 S函 數(shù)無間隙連接起來，完成復雜的功能 將原有的 Fortran 和 C 代碼連接 起來 第三方開發(fā)的工具箱 其他工程軟件（如 Adams、 Femlab 和Labview 等）與 MATLAB 的銜接接口，SIMULINK 可以非常方便的使用 這些軟件中的信息，同時也可以被這些軟件調(diào)用 李曉艷：基于 MATLAB 的高階帶通濾波器的設計與仿真 10 基于 MATLAB 的設計與仿真 MATLAB 給使用者提供了很多可用的函數(shù)，為濾波器的發(fā)展增添了許多便利。 %高端阻帶截止頻率 wc = [wlp/pi,whp/pi]。 %離散畫圖，看窗函數(shù) xlabel(39。 %畫頻譜圖，進行歸一化 grid。矩形窗函數(shù)的頻譜 39。 %X 軸標簽 ylabel(39。 grid。矩形窗函數(shù)帶通濾波器的幅度特性 39。 %抽樣點數(shù) al=(M1)/2。k2=floor((M1)/2)+1:M1。)。 figure(2)。)。xtickmode39。,39。 [c,f3]=freqz(h,1)。)。 [a,f1]=freqz(x)。輸入波形頻譜圖 39。 銅陵學院畢業(yè)設計 15 subplot(2,1,2)。 ylabel(39。 %數(shù)字濾波器的各項指標； WP=[100,200]。 [H,W]=freqz(P,Q)。幅度 39。 想要設計出一個合格的滿足嚴格要求的 帶通 濾波器，不僅需要掌握有扎實的專業(yè)信號統(tǒng)治知識，熟練使用 MATLAB 軟件，熟練的進行仿真，有能力計算函數(shù)的各種轉(zhuǎn)換。 帶通濾波器的設計過程就是對信號進行數(shù)值處理，再通過 MATLAB 軟件作為 仿真軟件來設計出準確的濾波器的過程。最后完成論文的時候我真的很開心，因為這是在給我大學四年的學習送上的一份答卷，我必須認真對待。 我們畢業(yè)了，不是結(jié)束，而是新生活的開始。從定題到開題再到撰寫論文直到完成歷經(jīng)了幾個月的時間，我終于在老師的幫助下完成了我的論文，回想起來很短暫，但是在遇到問題，分析問題，解決問題的過程卻是記憶猶新。 窗函數(shù)設計法 能夠獲得一個線性，相位線性的數(shù)字濾波器 ,但它的缺點是有可能出現(xiàn)頻譜的混亂。 圖 43 混合波形 Scope1 產(chǎn)生的波形如圖 44，是經(jīng)過帶通濾波器處理的信號的波形圖，由波形可以明顯的看出幅度低于 1/2 的信號已被濾掉，頻率不在 1/5 和 4/5 這個范圍的被濾波器過濾掉了，由此可以看出濾波器的設計還是很成功的。)。 %創(chuàng)建 Chebyshev 帶通濾波器； figure(1)。 rs=30。頻率 39。幅度 39。 plot(f1,abs(a))。 x=sin(2*pi*t*700)+sin(2*pi*t*3200)+sin(2*pi*t*6200)。 xlabel(39。 figure(3)。 set(gca,39。)。 title(39。)。 title(39。 wdl=[0 1]。 %高通帶邊緣 delta=(wplwsl)。)。 %標題 figure。n39。)。 %標題 figure。 %求頻率響應 figure。 %低端阻帶截止頻率 wlp = *pi。 SIMULINK 模型可指定信號和參量的屬性。信號源是指輸入到系統(tǒng)中的信號，可以是各類型的。 SIMULINK 主要由這幾個部分，有模塊庫、模型造構(gòu)、指令分析、演示程序等等。在圖形功能方面也很強大，可以支持 2D/3D 的圖形描述。 李曉艷：基于 MATLAB 的高階帶通濾波器的設計與仿真 8 第 3 章 基于 MATLAB 的設計與仿真