【正文】 .......................................................................................................................12 信號(hào)檢測(cè)解調(diào)的方式 ........................................................................................................2 信號(hào)的檢測(cè)的方式 ......................................................................................................2 信號(hào)解調(diào)方式 ..............................................................................................................53 信號(hào)檢測(cè)與解調(diào)的工具—— 濾波器 ................................................................................7 濾波器的發(fā)展 ..............................................................................................................7 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)要求和方法 ..................................................................................8 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法概述 ..........................................................................................94 IIR 濾波器和 FIR 濾波器的設(shè)計(jì) ....................................................................................10 IIR 濾波器的設(shè)計(jì) ......................................................................................................10 濾波器的直接設(shè)計(jì) ........................................................................................10 濾波器的間接設(shè)計(jì) ........................................................................................10 完全濾波器設(shè)計(jì) ..................................................................................................13 IIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)例 ...............................................................................16 FIR 濾波器的設(shè)計(jì) .....................................................................................................18 窗函數(shù)法設(shè)計(jì) FIR 濾波器 ..................................................................................18 帶過(guò)渡帶的多帶 FIR 濾波器設(shè)計(jì) ......................................................................255 信號(hào)檢測(cè)與解調(diào)的目的—— 恢復(fù)信號(hào) ..........................................................................29 用 IIR 和 FIR 濾波器恢復(fù)信號(hào) .................................................................................29 兩種濾波器對(duì)隨機(jī)信號(hào)的濾除效果 ..................................................................29 兩種濾波器對(duì)指定頻率信號(hào)的濾除效果 ..........................................................33 濾波器對(duì)高頻信號(hào)的恢復(fù) ..................................................................................37 IIR 與 FIR 數(shù)字濾波器的比較 ..................................................................................39 IIR 濾波器特點(diǎn) ...................................................................................................39 濾波器特點(diǎn) ....................................................................................................40 兩種濾波器的設(shè)計(jì)方法比較 ..............................................................................406 結(jié)論 ...................................................................................................................................41致 謝 ....................................................................................................................................42參考文獻(xiàn) ..............................................................................................................................43基于 MATLAB 的信號(hào)檢測(cè)與解調(diào)技術(shù)研究11 緒論凡是物資的形態(tài)﹑特性在時(shí)間或空間上的變化，以及人類社會(huì)的各種活動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生信息。它以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)，把計(jì)算、可視化、程序設(shè)計(jì)融合到了一個(gè)交互式的工作環(huán)境中。于是得到：， 。這種現(xiàn)象是調(diào)頻制所特有的。相 位 鍵 控 信 號(hào) 經(jīng) 帶 通 濾 波 后 與 本 地 振 蕩 信 號(hào) （ 插 入 載 波 ） 在 相 乘 器 中 相 乘 后 ，其 輸 出 經(jīng) 低 通 濾 波 器 濾 波 而 得 到 所 需 基 帶 信 號(hào) ， 由 采 樣 判 決 器 判 決 而 得 到 “1”位 或 “0”位 的 數(shù) 據(jù) 輸 出 。80 年代，致力于各類新型濾波器的研究，努力提高性能并逐漸擴(kuò)大應(yīng)用范圍。 數(shù) 字 濾 波 器 的 頻 響 特 性 函 數(shù) 一 般)(ej?為 復(fù) 函 數(shù) ， 所 以 通 常 表 示 為 。先確定一種最優(yōu)準(zhǔn)則，例如設(shè)計(jì)出的實(shí)際頻率響應(yīng)幅度與所要求的理想頻率響應(yīng)幅度 的均方誤差最小準(zhǔn)則等，然后|)(|ejwH|)(|ejwH求出在此最優(yōu)準(zhǔn)則下濾波器系統(tǒng)函數(shù)的系數(shù) br 和 ak。(4)運(yùn)用固有頻率 Wn 把模擬低通濾波器原型轉(zhuǎn)換成模擬低通、高通、帶通、帶阻濾波器，可分別用函數(shù) lp2lp、lp2hp、lp2bp、lp2bs。[z,p,k]=cheb1ap(N,rp) 該 函 數(shù) 返 回 一 個(gè) N 階 ChebyshevI 型 濾 波 器 的 零 點(diǎn) 、極 點(diǎn) 和 增 益 。設(shè) 計(jì) chebyshevII 型 濾 波 器 用 函 數(shù) cheby2()。 歸 一 化 頻 率 的 范 圍 在 [0,l]之 間 。 R 是 濾 波 器 通 帶 內(nèi) 的 最 大 衰 減 。 其 中 Wn 必 須 是 一 個(gè) 兩元 素 的 向 量 ， 阻 帶 的 寬 度 為 [W1,W2]。(2)幾 種 類 型 在 高 通 濾 波 器 設(shè) 計(jì) 中 的 比 較 :設(shè) :Wp=35Hz， Ws=30Hz， Fs=100， Rp=， Rs=40dB 分 別 用 巴 特 沃斯 (Butterworth)濾 波 器 、 切 比 雪 夫 (Chebyshev)濾 波 器 、 橢 圓 (Cauer)濾 波 器 程 序 設(shè) 計(jì) 如 下 ：butterworth 高 通 濾 波 器 ：[n1,Wn1]=buttord(wP/(Fs/2),ws/(Fs/2),rp,rs,’z’)。s39。窗函數(shù)的設(shè)計(jì)步驟：給定要求的頻率響應(yīng)函數(shù) ,求出相應(yīng)的單位沖擊響應(yīng) 。firl 函 數(shù) 實(shí) 現(xiàn) 了 加 窗 線 性 相 位 FIR 數(shù) 字 濾 波 器 設(shè) 計(jì) 的 經(jīng) 典 方 法 。如 下 MATLAB 程 序 ， 改 變 窗 函 數(shù) 可 以 得 到 不 同 的 濾 波 器 頻 率 響 應(yīng) 圖 形 。此外，F(xiàn)IR 濾波器的沖激響應(yīng)應(yīng)是有限長(zhǎng)序列，其系統(tǒng)函數(shù)為一個(gè)多項(xiàng)式，它所包含的極點(diǎn)多為原點(diǎn)，所以FIR 濾波器永遠(yuǎn)是穩(wěn)定的。 帶過(guò)渡帶的多帶 FIR 濾波器設(shè)計(jì)函 數(shù) fir1s 和 remez 提 供 了 比 函 數(shù) firl 和 fir2 更 為 一 般 的 濾 波 器 設(shè) 計(jì) 方 法 。b=firls(n,f,a,’ftype’)與 b=fir1s(n,f,a,w,’ftype’)指定了濾波器的類型， ftype 可以為：hilbert(希爾伯特變換濾波器 )和 differentiator(線性相位的微分器)。 缺 省 情 況 下 ， 函 數(shù) fir2 使 用 的是 Hamming 窗 ， 可 在 后 面 參 數(shù) 中 指 定 其 它 的 窗 函 數(shù) 。 a是 一 個(gè) 包 含 向 量 f 中 指 定 頻 率 的 期 望 幅 度 的 向 量 。freqz(b2,1,512)。圖 boxcar 窗 頻率響應(yīng)基于 MATLAB 的信號(hào)檢測(cè)與解調(diào)技術(shù)研究21圖 triang 窗 頻率響應(yīng)圖 hanning 窗 頻率響應(yīng)西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22圖 blackman 窗 頻率響應(yīng)圖 hamming 窗 頻率響應(yīng)基于 MATLAB 的信號(hào)檢測(cè)與解調(diào)技術(shù)研究23圖 kaiser 窗 頻率響應(yīng)從圖 中可以看出，不同的窗函數(shù)生成的過(guò)渡帶寬和阻帶最小衰減是不同的。 可 以 在 參 數(shù) 中 指 定 其 它 窗 ， 包 括 boxcar窗 、 Hanning 窗 、 triang 窗 、 blackman 窗 hamming 窗 kaiser 窗 等 。一 個(gè) 截 止 頻 率 為 的 理 想 數(shù) 字 低 通 濾 波 器 ， 其 表 達(dá) 式 如 下 ：)/(srado? （ ）????0,1故 其 沖 激 響 應(yīng) 序 列 h(n)為 （ ）)(sin2121)( 000 cddHnheenjj ???????????這 個(gè) 濾 波 器 是 物 理 不 可 實(shí) 現(xiàn) 的 ， 因 為 其 沖 激 響 應(yīng) 具 有 無(wú) 限 性 和 非 因 果 性 。ylabel(‘Ha(jW)%轉(zhuǎn)換為模擬原型指標(biāo)Fs=1000。切 比 雪 夫 II 型 低 通 濾 波 器 ：[n3,Wn3]=cheb2ord(wP/(Fs/2),ws/(Fs/2),rp,rs,’z’)。 R 是 濾 波 器 通 帶 內(nèi) 的 最 大 衰 減 。 其 中 固 有 頻 率 Wn 必須 是 歸 一 化 頻 率 。西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14[N,Wn]=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs) 可 得 到 符 合 要 求 性 質(zhì) 的 濾 波 器 的 最 小 階 數(shù)N 以 及 橢 圓 數(shù) 字 濾 波 器 的 固 有 頻 率 Wn(即 3dB)。 [3]設(shè) 計(jì) Butterworth 濾 波 器 用 函 數(shù) butter()， 可 以 設(shè) 計(jì) 低 通 、 高 通 、 帶 通 和 帶 阻的 數(shù) 字 和 模 擬 濾 波 器 ， 其 特 性 是 通 帶 內(nèi) 的 幅 度 響 應(yīng) 最 大 限 度 的 平 滑 ， 但 損 失 了 截止 頻 率 處 的 下 降 斜 度 。采 用 沖 激 響 應(yīng) 不 變 法 將 模 擬 濾 波 器 轉(zhuǎn) 換 成 數(shù) 字 濾 波 器 ：[num2,den2]=impinvar(num1,den1,100)。映射的方法主要有：沖擊響應(yīng)不變法和雙線性變換法。 另 一 類 是 直 接 在 頻 域 或 者 時(shí) 域 中 進(jìn) 行 設(shè)