基于matlab的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)論文(存儲版)
【正文】 時，用MATLAB計(jì)算有關(guān)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)參數(shù)，如H(z)、h(n)等，對于數(shù)字濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)也提供了一條簡單而準(zhǔn)確的途徑和依據(jù)。 在MATLAB下設(shè)計(jì)IIR濾波器可使用Butterworth函數(shù)設(shè)計(jì)出巴特沃斯濾波器，使用Cheby1函數(shù)設(shè)計(jì)出契比雪夫I型濾波器，使用Cheby2設(shè)計(jì)出契比雪夫II型濾波器，使用ellipord函數(shù)設(shè)計(jì)出橢圓濾波器。 數(shù)字濾波器是具有一定傳輸選擇特性的數(shù)字信號處理裝置,其輸入、輸出均為數(shù)字信號,實(shí)質(zhì)上是一個由有限精度算法實(shí)現(xiàn)的線性時不變離散系統(tǒng)。對照模擬濾波器的傳遞函數(shù):頻域變換法必須使得數(shù)字濾波器在π≤ω≤π范圍內(nèi)的幅頻特性與模擬濾波器在π/T≤Ω≤π/T 范圍內(nèi)的幅頻特性一致,即保證S平面與z平面上幅頻特性的一一單值對應(yīng)關(guān)系,常用的是雙線性變換法。s39。rs=20 %通帶波動、阻帶衰減巴特沃斯型模擬帶通濾波器設(shè)計(jì)[n,wn]=buttord (wp,ws,rp,rs,39。phz=unwrap(angle(hz))subplot(422)。fs=[450,550] %模擬通帶、阻帶頻率rp=3。plot(yi) %卷積輸出波形y1=filter(b,a,x1) %數(shù)字濾波函數(shù)輸出subplot(325)。參考文獻(xiàn)18谷萩隆嗣，數(shù)字濾波器與信號處理，科學(xué)出版社。6 陳懷琛， 數(shù)字信號處理教程MATLAB釋義與實(shí)現(xiàn)，北京：電子工業(yè)出版社，2005。上述三種設(shè)計(jì)方案均可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)指標(biāo),但以直接原型變換法最為簡便。t=n/fcx1=2*square(2*pi*500*t) %500Hz方波信號subplot(323)。plot(y1) %數(shù)字濾波器輸出波形plot(w/(2*pi),ma) %模擬幅頻曲線subplot(423)。 基于合適類型模擬濾波器的MATLAB實(shí)現(xiàn)通過合適類型模擬濾波器進(jìn)行數(shù)字帶通設(shè)計(jì)程序fp= [480,520]。在優(yōu)秀科技應(yīng)用軟件MATLAB的信號處理工具箱中,提供了一整套模擬、數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)命令和運(yùn)算函數(shù),方便準(zhǔn)確,簡單易行,使得設(shè)計(jì)人員除了可按上述傳統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟快速地進(jìn)行較復(fù)雜高階選頻濾波器的計(jì)算、分析外,還可通過原型變換法直接進(jìn)行各種典型數(shù)字濾波器設(shè)計(jì),即應(yīng)用MATLAB設(shè)計(jì)工具從模擬原型直接變換成滿足原定頻域指標(biāo)要求的數(shù)字濾波器。 IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法有多種,可歸納為下述兩種。由于模擬濾波器的設(shè)計(jì)在理論上已十分成熟,因此數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是將H(S)→H(Z),即,利用復(fù)值映射將模擬濾波器離散化。這是很好的性質(zhì)。在設(shè)計(jì)一個IIR數(shù)字濾波器時，我們根據(jù)指標(biāo)先寫出模擬濾波器的公式，然后通過一定的變換，將模擬濾波器的公式轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器的公式?！ ∨c其他高級語言的程序設(shè)計(jì)相比，MATLAB環(huán)境下可以更方便、快捷地設(shè)計(jì)出具有嚴(yán)格線性相位的FIR濾波器，節(jié)省大量的編程時間，提高編程效率，且參數(shù)的修改也十分方便，還可以進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)?！ ubplot(224)?！ label(’hd(n)’)。 %設(shè)計(jì)的脈沖響應(yīng)為理想脈沖響應(yīng)與窗函數(shù)乘積 [db,mag,pha,grd,ω]=freqz_m(h,[1])?！ r_width=ωsωp?！ label(’分貝數(shù)/dB’)?！ label(’n’)。 stem(n,w_kai)?！ ? disp([’最小阻帶衰減為’,num2str(As)])。 %求凱澤窗函數(shù) ωc=(ωs+ωp)/2?！ ˇ豷=*π。 ?。?）驗(yàn)算技術(shù)指標(biāo)是否滿足要求。在N和窗函數(shù)類型確定后，即可調(diào)用MATLAB中的窗函數(shù)求出窗函數(shù)wd(n)。通常在設(shè)計(jì)濾波器之前，應(yīng)該先根據(jù)具體的工程應(yīng)用確定濾波器的技術(shù)指標(biāo)。對于FIR濾波器，幅度上只需滿足以下兩個條件之一，就能構(gòu)成線性相位FIR濾波器。在數(shù)字信號處理中，數(shù)字濾波器占有極其重要的地位，它具有精度高、可靠性好、靈活性大等特點(diǎn)。根據(jù)數(shù)字濾波器沖激響應(yīng)的時域特性，可將數(shù)字濾波器分為兩種，即無限長沖激響應(yīng)（IIR）濾波器和有限長沖激響應(yīng)（FIR）濾波器。 MATLAB 已發(fā)展成為適合眾多學(xué)科，多種工作平臺、功能強(qiáng)大的大型軟件。, 。介紹了IIR數(shù)字濾波器的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思想與步驟，及其計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法。 前言 MATLAB 軟件簡介 ………………………………………………………………(4) …………………………………………………(5)第二章在設(shè)計(jì)研究單位和工業(yè)開發(fā)部門，MATLAB被廣泛的應(yīng)用于研究和解決各種具體問題。 數(shù)字濾波器是數(shù)字信號處理理論的一部分。根據(jù)FIR濾波器的原理，提出了FIR濾波器的窗函數(shù)設(shè)計(jì)法，并對常用的幾種窗函數(shù)進(jìn)行了比較。 MATLAB是一種面向科學(xué)和工程計(jì)算的語言，它集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號處理和圖形顯示于一體，具有編程效率高、調(diào)試手段豐富、擴(kuò)充能力強(qiáng)等特點(diǎn)。FIR的突出優(yōu)點(diǎn)是：系統(tǒng)總是穩(wěn)定的、易于實(shí)現(xiàn)線性相位、允許設(shè)計(jì)多通帶（或多阻帶）濾波器，但與IIR相比，在滿足同樣阻帶衰減的情況下需要的階數(shù)較高。窗函數(shù)類型可根據(jù)最小阻帶衰減AS獨(dú)立選擇，因?yàn)榇翱陂L度N對最小阻帶衰減AS沒有影響。從ω=0到ω=2π采樣N點(diǎn)，采用離散傅里葉反變換(IDFT)即可求出?！ 「鶕?jù)工程經(jīng)驗(yàn)，給定的濾波器指標(biāo)參數(shù)一般為通帶截止頻率ωp、阻帶截止頻率ωs、實(shí)際通帶波動Rp和最小阻帶衰減As。 按凱澤窗計(jì)算濾波器長度 disp([’濾波器的長度為’,num2str(M)])。 %設(shè)計(jì)的脈沖響應(yīng)為理想脈沖響應(yīng)與窗函數(shù)乘積 [db,mag,pha,grd,ω]=freqz_m(h,[1])?！ tem(n,hd)?！ label(’wd(n)’)?！ lot(ω/π,db)。（下圖是否能通過仿真完成？） 低通濾波器的設(shè)計(jì)用窗函數(shù)設(shè)計(jì)低通濾波器，性能指標(biāo)如下：通帶截止頻率ωp=，阻帶截止頻率ωs=，實(shí)際通帶波動Rp=,最小阻帶衰減As=40dB?！ =0:M1?！ isp([’實(shí)際通帶波動為’,num2str(Rp)])。
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