【正文】 ........................................................................................ (5) FIR 濾波器的特點(diǎn) ........................................................................................... (5) 窗函數(shù)設(shè)計(jì)法 .................................................................................................. (6) 頻率抽樣設(shè)計(jì)法 .............................................................................................. (7) 最優(yōu)化設(shè)計(jì)法 .................................................................................................. (8) 3 基于 MATLAB 的設(shè)計(jì)與仿真 ........................................................................................... (9) 簡介 ............................................................................................................ (9) SIMULINK 簡介 .......................................................................................................... (10) Simulink 的功能 ............................................................................................. (10) 基于 MATLAB 的設(shè)計(jì)與仿真 ................................................................................(11) 窗函數(shù)法的設(shè)計(jì)與仿真 ................................................................................ (12) 頻率抽樣法的設(shè)計(jì)與仿真 ............................................................................ (14) 最優(yōu)化 設(shè)計(jì)法 ................................................................................................ (15) 4 利用 SIMULINK 對(duì)帶通濾波器的實(shí)現(xiàn) ......................................................................... (16) 結(jié)論 ....................................................................................................................................... (18) 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................... (18) 附錄 ....................................................................................................................................... (19) 致謝 ....................................................................................................................................... (21) 基于 MATLAB 的高階帶通濾波器的設(shè)計(jì)與仿真 摘 要 ： 隨著 濾波器在通信、圖像處理、模式識(shí)別等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用， 各種濾波器的設(shè)計(jì)方法層出不窮，考慮到傳統(tǒng)的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)過程復(fù)雜，計(jì) 算工作量大，濾波特性調(diào)整困難的缺點(diǎn)，本文旨在 通過研究有限長單位沖擊響應(yīng)（ FIR）數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法， 利用 MATLAB 進(jìn)行高階帶通濾波器的設(shè)計(jì)與仿真， 對(duì)比窗函數(shù)法、頻率抽樣法、最優(yōu)化設(shè)計(jì)法三種方法 的特點(diǎn)。 數(shù)字濾波器在工程技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)都有著廣泛的應(yīng)用，其具體表現(xiàn)在電、磁、光以及熱等信號(hào)的收集與分析，對(duì)于收集到的信號(hào)需要從中篩選出所需的信號(hào)，包含某些頻率成分的信號(hào)。 數(shù)字濾波器 基本概念 所謂數(shù)字濾波器，是指輸入、輸出均為數(shù)字信號(hào)，通過數(shù)值運(yùn)算處理改變輸入信號(hào) 所含頻率成分的相對(duì)比例，或者濾除某些頻率成分的數(shù)字期間或程序。而濾波 器設(shè)計(jì)完成后還需要進(jìn)一步考慮如何將其實(shí)現(xiàn)，即選擇什么樣的濾波器結(jié)構(gòu)來完成濾波運(yùn)算。 大多數(shù)情況下，窗函數(shù)的 這些條件很難同時(shí)滿足，當(dāng)主瓣寬度選的較窄時(shí)，得到的過渡帶雖然比較陡，但阻帶和通帶的波動(dòng)增加很明顯；當(dāng)旁瓣幅度選用達(dá)到最小時(shí)，雖 然得到了勻滑的幅度響應(yīng)和較小的阻帶波動(dòng)，可是過渡帶卻加寬了。 在 FIR DF 的最優(yōu)化設(shè)計(jì)中 ,最優(yōu)化準(zhǔn)則有均方誤差最小化準(zhǔn)則和等波紋切比雪夫逼近 (也稱最大誤差最小化 )準(zhǔn)則兩種。 Simulink 簡介 Simulimk 是 MATLAB 軟件的擴(kuò)展，它是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個(gè)軟件包，它與 MATLAB 語言 的主要區(qū)別在于：它與用戶交互接口是基于 Windows 模型化圖形輸入的，從而使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建而非語言的編程上。模塊參數(shù)的設(shè)置方法是雙擊相應(yīng)模塊，在彈出對(duì)話框中進(jìn)行設(shè)置。 ftype 是所設(shè)計(jì)的濾波器類型，它除了可以設(shè)計(jì)普通的濾波器外，它還可以設(shè)計(jì)數(shù)字希爾鈔特變換器以及數(shù)字微分器。n39。)。 %顯示表格線 xlabel(39。 Fs=1000。 ylabel(39。 %低通帶邊緣 wph=*pi。 %沖擊響應(yīng)圖 stem(k,h)。) axis([0 1 ])。,wdl)。)。 subplot(2,1,1)。 xlabel(39。在此向他們表示我由衷的謝意，并祝老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下。 plot(f2,abs(b))。 f1=f1/pi*fs/2。 f3=f3/pi*fs/2。,39。 %幅頻曲線圖 Hf=abs(H)。 angH=[al*(2*pi)/M*k1,al*(2*pi)/M*(Mk2)]。 參考文獻(xiàn) [1] 陳懷琛， MATLAB 在電子信息課程中的應(yīng)用（第二版），電子工業(yè)出版社， 2020. [2] 郭仕劍， 數(shù)字信號(hào)處理 grid。 圖 6 帶通濾波器的頻率響應(yīng)圖 圖 7 帶通濾波器的幅度響應(yīng) 圖 8 帶通濾波器的沖激響應(yīng)圖 圖 9 輸入、輸出波形頻譜 最優(yōu)化設(shè)計(jì)法 前已討論該種方法采用等波紋切比雪夫逼近準(zhǔn)則來實(shí)現(xiàn)， MATLAB 程序如下： W1=100。)。幅度 (dB)39。 %調(diào)用窗函數(shù) [h1,w]=freqz(window,1)。利用信號(hào)處理工具箱中的 remezord 和 remez 函數(shù)可以實(shí)現(xiàn) FIRDF 的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。后面一種建模方法思路清晰，對(duì) 模塊的相互作用和組織形式一目了然。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語言如 （ C,C++） 的編程模塊，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。 如果要進(jìn)一步增加阻帶衰減，但又不增加過渡帶寬，可增加采樣點(diǎn)數(shù) N。但是設(shè)計(jì)是在時(shí)域進(jìn)行的，因而先由 ? ??jd