【正文】 具箱使各個領域的研究人員可以直觀方便地進行科學研究與工程應用。 功能：該軟件為 IIR巴特沃斯濾波器的模擬軟件，可根據參數的不同，設計出不同指標要求的濾波器。String39。 %繪出巴特沃斯數字濾波器的幅頻特性曲線 grid on。 %設置通帶最大最小衰減 [N,Wc]=buttord(Wp,Ws,Ap,As,39。 title(39。 %設置通帶最大最小衰減 [N,Wc]=buttord(Wp,Ws,Ap,As,39。巴特沃斯高通數字濾波器 39。s39。巴特沃斯低通數字濾波器 39。 As=15。另外，數字濾波器的頻響也不是簡單的重現模擬濾波器的頻響，而是模擬濾波器頻響的周期嚴拓，周期為 Ω S=2π /T=2π fs，即 （ 27） 巴特沃斯濾波器 巴特沃斯濾波器是電子濾波器的一種。 缺點： ? 二階階電平難控制，電平大易導致溢出，電平小則使信噪比減小 。 IIR(無限沖激響應 )濾波器與 FIR(有限沖激響應 )濾波 器在結構上有自己不同的特點，在設計時需綜合考慮 作為線形時不變系統的數字濾波器可以用系統函數來表示，而實現一個系統函數表達式課程設計 第 6 頁 共 44 頁 所表示的系統可以用兩種方法：一種方法是采用計算機軟件實現；另一種方法是用加法器、乘法器、和延遲器等元件設計出專用的數字硬件系統，即硬件實現。 在信號處理過程中，所處理的信號往往混有 噪音，從接收到的信號中消除或減弱噪音是信號傳輸和處理中十分重要的問題。 參 考 資 料 1謝平，林洪彬 信號處理原理及應 用 北京：機械工程出版社 2劉波 .MATLAB信號處理 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020。 設 計 要 求 1. 設計報告中要求 畫出所設計的濾波器的網絡結構圖。數字濾波器根據頻域特性可分為低通、高通、帶通和帶 阻四個基本類型 。 數字 濾波器 精確度高、使用靈活、可靠性高，具有模擬設備所沒有的許多優(yōu)點，已廣泛地應用于各個科學技術領域 , 例如數字電視、語音、通信、雷達、聲納、遙感、圖 像 、生物醫(yī)學以及許多工程應用領域。因此，有必要對離散 時間系統的結構有一基本認識。以低通濾波器特性為例，頻率響應有通帶、過渡帶及阻帶三個范圍。在振幅的對數對角頻率的波得圖上，從某一邊界角頻率開始，振幅隨著角頻率的增加而逐步減少，趨向負無窮大。)。Frequency/Hz39。high39。Frequency/Hz39。 %調用 butter函數確定巴特沃斯濾波器階數 [B,A]=butter(N,Wc,39。 xlabel(39。 %調用 butter函數確定巴特沃斯濾波器階數 [B,A]=butter(N,Wc,39。)。String39。 2，在信號輸入通道中輸入濾波器的參數。 課程設計 第 27 頁 共 44 頁 參考資料： 1謝平，林洪彬 信號處理原理及應用 北京：機械工程出版社 2劉波 .MATLAB信號處理 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020。gui_OutputF39。 function edit1_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit1 (see GCBO) % eventdata reserved to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % Hints: get(hObject,39。String39。) returns contents of edit3 as text % str2double(get(hObject,39。String39。)) returns contents of edit5 as a double % Executes during object creation, after setting all properties. function edit5_CreateF(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit5 (see GCBO) % eventdata reserved to be defined in a future version of MATLAB % handles empty handles not created until after all CreateFs called % Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc amp。amp。 isequal(get(hObject,39。BackgroundColor39。), get(0,39。amp。String39。)) returns contents of edit9 as a double 課程設計 第 36 頁 共 44 頁 % Executes during object creation, after setting all properties. function edit9_CreateF(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit9 (see GCBO) % eventdata reserved to be defined in a future version of MATLAB % handles empty handles not created until after all CreateFs called % Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc amp。String39。) returns contents of edit7 as text % str2double(get(hObject,39。String39。 end 課程設計 第 33 頁 共 44 頁 function edit5_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit5 (see GCBO) % eventdata reserved to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % Hints: get(hObject,39。)。white39。,39。 % Update handles structure guidata(hObject, handles)。gui_Singleton39。在做實驗是一定要小心謹慎，也許一個小小的語法錯誤和常量變量的定義的錯誤就造成整個程序出現問題，得不到所需的波形，導致實驗結果不正確。 課程設計 第 25 頁 共 44 頁 軟件功能及使用方法。 m=str2double(get(,39。返回頻率響應 plot(W/pi,abs(Hz))。 As= 11。 %繪出巴特沃斯數字濾波器的幅頻特性曲線 grid on。 As= 10。 title(39。 %設置通帶最大最小衰減 [N,Wc]=buttord(Wp,Ws,Ap,As,39。 title(39。 %設計歸一化通帶阻帶截止頻率 Ap=1。 Z=est 的映射關系反映的是 Ha(s)的周期嚴拓與 H(z)的關系，而不是 Ha(s)b 本身與 H(z)的關系，因此，使用脈沖響應不變法時，從 Ha(s)到 H(z)并沒有一個由 S 平面到 Z 平面的簡單代數映射關系，即沒有一個 s=f(z)的代數關系式。 優(yōu)點： ? 簡化實現，用一個二階節(jié)，通過變換系數就可實現整個系統； ? 極、零點可單獨控制、調整，調整 α1i、 α2i只單獨調整了第 i 對零點，調整 β1i、 β2i則單獨調整了第 i 對極點； ? 各二階節(jié)零、極點的搭配可互換位置，優(yōu)化組合以減小運算誤差； ? 可流水線操作。因此，運算結構是很重要的，同一系統函數 H(z)，運算結構的不同，將會影響系統的精度、誤差、穩(wěn)定性、經濟性以及運算速度等許多重要性能。大多數情況下一維模擬信號的自變量是時間，經過時間上的離散化(采樣 )和幅度上的離散化 (量化 )，這類模擬信號便成為一維數字信號。 第六天：撰寫課程設計報告冊。 2. 設計出濾波器，并查看其波形。 本文 用 脈沖響應不變法設計的 一個滿足指標的 巴特沃斯 IIR濾波器 ， 利用了一種基于 Matlab軟件的數字 濾 波器設計 方法，完成了低通，高通，帶通，帯阻 IIR濾波器的設計 , 文中 深入分析了該濾波器系統設計的功能特點、實現原理以及技術關鍵，闡述 了使用MATLAB進行 帶通濾波器 設計 及仿真 的 具體方法。 隨著信息時代數字時代的到來，數字 濾波技術 已經成為一門極其重要的學科和技術領域。 第二章 IIR 數字濾波器的設計 IIR 濾波器的基本結構 一個數字濾波器可以用系統函數表示為： 01()()()1MkkkNkkkbz YzHz Xzaz????????? (21) 由這樣的系統函數可以得到表示系統輸入與輸出關系的常系數線形差分程為： 00( ) ( ) ( )NMkkkky n a y n k b x n k??? ? ? ??? (22) 可見數字濾波器的功能就是把輸入序列 x(n)通過一定的運算變換成輸出序列 y(n)。 在通帶內： 1 AP≤| H(ejω)| ≤1 |ω|≤ωc 在阻帶中： |H(ejω)| ≤ Ast ωst ≤|ω|≤ωc 其中 ωc 為通帶截止頻率 , ωst為阻帶截止頻率， Ap為通帶誤差 , Ast為阻帶誤差。 其振幅平方函數具有如 21 式： （ 28） 式中， N 為整數，稱為濾波器的階數， N 越大，通帶和阻帶的近似性越好，過渡帶也越陡。 %調用 butter函數確定巴特沃斯濾波器階數 [B,A]=butter(N,Wc,39。)。,39。)。bandpass39。Frequency/Hz39。stop39。 xlabel(39。))。 3， 點 ‘ 輸出波形 ‘按鈕即可輸出相 應濾波器的幅頻特性曲線。 3 張圣勤 實用教程 北京：機械工程出版社 2020 年 3 月 課程設計 第 28 頁 共 44 頁 附錄 界面程序： function varargout = lyl(varargin) % LYL Mfile for % LYL, by itself, creates a new LYL or raises the existing % singleton*. % % H = LYL returns the handle to a new LYL or the handle to % the existing singleton*. % % LYL(39。, lyl_OutputF, ... 課程設計