【文章內容簡介】 .................................................................. 17 FIR 濾波器工作過程 .................................................................................... 18 FIR 濾波過程 .................................................................................... 18 FIR 濾波過程中幅值、相位的變化過程 .............................................. 19 七 設計過程中遇到的問題 ......................................................................................... 20 小結 ........................................................................................................................... 21 致謝 ........................................................................................................................... 22 參考文獻 .................................................................................................................... 23 基于 Labview 的虛擬示波器課程設計 1 附錄 1 ........................................................................................................................ 24 基于 Labview 的虛擬信號發(fā)生器設計 1 一 設計任務描述 ：基于 Labview 的濾波器設計 設計要求： (1)IIR 濾波器：演示在不同輸入波形 (正弦波、直流波、三角波、鋸尺波或方波，可設置信號頻率、幅值、采樣頻率、采樣點數(shù)等參數(shù)，且可加入不同類型與大小的噪聲 )情況下，選擇不同的濾波器類型 (高通、低通、帶通和帶阻 )和逼近準則 (巴特沃思法、切比雪夫Ⅰ型法、切比雪夫Ⅱ型法、橢圓濾 波器法和貝塞爾濾波器法等 )以及相應的濾波參數(shù)時 IIR 濾波器輸出波形變化。 (2)FIR 濾波器：演示在不同輸入波形情況下，選擇不同的濾波器類型 (高通、低通、帶通和帶阻 )和窗函數(shù)加權法 以及不同的濾波參數(shù)時 FIR濾波器輸出波形變化。 (3)系統(tǒng)具有交互式友好界面，并可以根據(jù)工程要求方便的選擇各種不同的實用型數(shù)字濾波器。 沈陽工程學院課程設計（論文） 2 二 設計思路 第一部分 ： DAQ 數(shù)據(jù)采集模塊 第二部分 ： IIR 不同濾波器設計模塊 第三部分 ： FIR 窗函數(shù)加權法濾波器設計模塊 第四部分 ：濾波器 功能的整體實現(xiàn)模塊 基于 Labview 的虛擬信號發(fā)生器設計 3 三 設計方框圖 IIR 濾波器設計圖 濾波器 I I R 帶阻 南北紅 帶通 南北紅 低通 南北紅 高通 南北紅 貝塞爾濾波器法 南北紅 橢圓濾波器法 南北紅 切比雪夫 2Ⅱ型法 南北紅 切比雪夫 1Ⅰ型法 南北紅 巴特沃思法南北紅 噪音 南北紅 輸入波 波形顯示 沈陽工程學院課程設計（論文） 4 FIR 濾波器設計圖 濾波器 F I R 帶阻 南北紅 帶通 南北紅 低通 南北紅 高通 南北紅 窗函數(shù)加權法器法 南北紅 噪音 南北紅 輸入波 波形顯示 相位 南北紅 幅值 波形顯示 波形顯示 基于 Labview 的虛擬信號發(fā)生器設計 5 四 設 計原理 DAQ 采集模塊 建立 DAO 助手 DAQ 為：函數(shù)→測量 I/O→ DAQmx數(shù)據(jù)采集→ DAQ 助手。 根據(jù)用戶需用的波形及參數(shù)，將用示波器輸出所需波形，經(jīng) DAQ 采集數(shù)據(jù)后在示波器上顯示。 輸入模擬信號和噪音模塊 輸入信號 在設計中需要一個常規(guī)的波形，如正弦波、直流波、三角波、鋸尺波或方波，并且可設置信號頻率、幅值、采樣頻率、采樣點數(shù)等參數(shù) 噪音 可加入不同類型與大小的噪聲，因為在實際過程中噪音是不能已知的，所以在模擬過程中要嘗試不同類型的噪音，以便確保設計的濾波器可以對任何噪音都有一定的濾波作用。在我的設計中我選用了高斯白噪音為例進行了研究。 IIR 濾波器 濾波器類型 按所通過信號的頻段分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種。 低通濾波器：它允許信號中的低頻或直流分量通過，抑制高頻分量或干擾和噪聲 。 高通濾波器：它允許信號中的高頻分量通過，抑制低頻或直流分量。 帶通濾波器：它允許一定頻段的信號通過，抑制低于或高于該頻段的信號、 干擾和噪聲。 帶阻濾波器：它抑制一定頻段內的信號，允許該頻段以外的信號通過 逼近準則 巴特沃斯響應（最平坦響應） 巴特沃斯響應能夠最大化濾波器的通帶平坦度。該響應非常平坦，接近 DC 信號，然后慢慢衰減至截止頻率點為 3dB，最終逼近 20ndB/decade 的衰減率，其中 n 為濾波器的階數(shù)。巴特沃斯濾波器特別適用于低頻應用，其對于維護增益的平坦性來說非常重要。 沈陽工程學院課程設計（論文） 6 貝塞爾響應 除了會改變依賴于頻率的輸入信號的幅度外，濾波器還會為其引入了一個延遲。延遲使得基于頻率的相移產(chǎn)生非正弦信號失真。就像巴特沃斯響 應利用通帶最大化了幅度的平坦度一樣，貝塞爾響應最小化了通帶的相位非線性。 切貝雪夫響應 在一些應用當中，最為重要的因素是濾波器截斷不必要信號的速度。如果你可以接受通帶具有一些紋波，就可以得到比巴特沃斯濾波器更快速的衰減。附錄 A包含了設計多達8 階的具巴特沃斯、貝塞爾和切貝雪夫響