信號分析與濾波器設(shè)計——使用矩形窗設(shè)計(編輯修改稿)
2025-02-12 10:08 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 b1+ws1)，wc2=*(wb2+ws2)。矩形窗用函數(shù)w_box=(boxcar (M))39。，對hd加矩形窗w_box，得到一長度為M的因果且線性相位FIR濾波器h=hd.*w_box，用函數(shù)[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(h,[1])得出其頻譜特性。畫出理想脈沖響應(yīng)hd、矩形窗w_boxcar、實際脈沖響應(yīng)h和濾波器的幅度響應(yīng)(dB)，如圖35所示。圖35帶通濾波器的相關(guān)圖對于高通濾波器，把中頻和低頻分量濾掉，因此取通帶截止頻率為fb=22Hz，阻帶截止頻率為fs=15Hz，取樣頻率為fs=100Hz。由wb=2*pi*fb/fs 、ws=2*pi*fc/fs、過渡帶寬：—=，得出M。取一理想低通脈沖響應(yīng)hd=ideal_lp(pi,M)ideal_lp(wc,M)。，其中wc=*(wb+ws)；矩形窗用函數(shù)w_box=(boxcar(M))39。，對hd加矩形窗w_box，得到一長度為M的因果且線性相位FIR濾波器h=hd.*w_box，用函數(shù)[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(h,[1])得出其頻譜特性。畫出理想脈沖響應(yīng)hd、矩形窗w_boxcar、實際脈沖響應(yīng)h和濾波器的幅度響應(yīng)(dB)，如圖36所示。圖36 高通濾波器的相關(guān)圖 信號濾波處理用函數(shù)sf=filter(h,[1],s)分別得出濾波后的信號，其中h對應(yīng)不同濾波器而不同。畫出濾波后信號的時域波形和頻譜圖。通過低通濾波器后的的信號時域波形和頻譜圖如圖37(a)、37(b)、37(c)所示。圖37(a)濾波后信號的時域波形圖圖37(b)濾波后信號的幅度譜圖37(c)濾波后信號的相位譜通過帶通濾波器后的的信號時域波形和頻譜圖如圖38(a)、38(b)、38(c)所示。圖38(a)濾波后信號的時域波形圖圖38(b)濾波后信號的幅度譜圖38(c)濾波后信號的相位譜通過低通濾波器后的的信號時域波形和頻譜圖如圖39(a)、39(b)、39(c)所示。圖39(a)濾波后信號的時域波形圖圖39(b)濾波后信號的幅度譜圖39(c)濾波后信號的相位譜 結(jié)果分析用函數(shù)plot(w,abs([S(1:256)39。 SF(1:256)39。]))和legend({39。before39。,39。after39。})可在一張圖上畫出濾波前后信號的幅度譜，從中可以清楚看出濾波的效果。信號用低通濾波器濾波前后的對比如圖310所示。圖310濾波前后濾波前后信號的對比圖信號用帶通濾波器濾波前后的對比如圖311所示.。圖311 濾波前后濾波前后信號的對比圖信號用帶通濾波器濾波前后的對比如圖312所示.。圖312濾波前后濾波前后信號的對比圖 人機交互界面的設(shè)計MATLAB 為自身的GUI開發(fā)提供了很好的人機交互界面設(shè)計，在命令窗口鍵入命令guide，就可以打開GUI設(shè)計向?qū)?。打開后，頁面上由兩個頁面，分別是Creste New GUI和Open Exiting GUI。第一次打開后可選擇標(biāo)簽Creste New GUI，當(dāng)選擇默認模板Blank GUI(Default)，并按“OK”按鈕后，向?qū)нM入圖形用戶界面設(shè)計模板。在這里，用戶可以設(shè)計自己的GUI。根據(jù)本設(shè)計，在圖形用戶界面下，添加三個主菜單及相應(yīng)的子菜單，分別表示設(shè)計需要完成的功能。啟用M文件編輯器來編寫編輯GUI的程序代碼，實現(xiàn)組件的預(yù)訂功能，在此不在詳細敘述，只截取幾個相關(guān)圖演示313(a)、313(b)、313(c)、313(d)、313(e)所示。圖313(a)點擊創(chuàng)建信號時的截圖圖313(b)點擊bandlPass時的截圖圖313(c)點擊濾波時的截圖圖313(d)點擊結(jié)果分析時的截圖圖313(e)點擊Help下子菜單時的合圖4出現(xiàn)的問題及解決方法在本課程設(shè)計中出現(xiàn)的問題主要在兩方面，一方面是開始在截止頻率的選擇上出現(xiàn)的錯誤，另一方面是在人機交互界面的設(shè)計上。在濾波器截止頻率的選擇上，由于原始信號包含5Hz、15Hz、30Hz頻率分量，開始時在設(shè)計低通濾波器選擇了10Hz和20Hz，結(jié)果對處于過渡帶的15Hz濾波不很理想，最后改為10Hz和13HZ，之后從對比圖中可以看出，濾波的效果就很理想了。在帶通和高通濾波器的截止頻率選擇上也遇到了一樣的問題，經(jīng)過調(diào)整，最后帶通濾波器的截止頻率選擇了5Hz、12Hz、18Hz和21Hz，高通濾波器的截止頻率選擇了22Hz和25Hz，濾波效果同樣很好。在人機交互界面的設(shè)計上，由于以前沒接觸過GUI方面的知識，剛開始不知如何下手。通過上網(wǎng)查資料和查看參考書，與同學(xué)們一起討論，最后初步掌握了基本的設(shè)計方法，雖然不是很熟練和精通，對復(fù)雜的界面的設(shè)計也還不太懂，但總算設(shè)計出了自己的人機交互頁面，雖然界面不夠完美，但基本能夠達到人機交互的功能，完成設(shè)計的要求。5 結(jié)束語經(jīng)過努力,我終于將課程設(shè)計做完了。在這次作業(yè)過程中,我遇到了許多困難,但在老師，同學(xué)的幫助和我的努力下，我順利的完成了設(shè)計。這次的課程設(shè)計讓我受益非淺。這次設(shè)計不僅讓我掌握了用MATLAB 進行信號分析和不同特性濾波器設(shè)計的方法，也讓我窗函數(shù)有了更深入的理解。再設(shè)計之前，要對矩形窗的原理進行充分的掌握，還有對人機交互界面設(shè)計的方法進行了解。設(shè)計過程中重要的是濾波器參數(shù)的設(shè)置，剛開始對這些參數(shù)都沒設(shè)計準(zhǔn)確，通過查詢參考書和向同學(xué)請教，最后終于搞明白了。然后就是在設(shè)計人機交互界面的設(shè)計時，出現(xiàn)了困難，我及時的查資料，才搞明白，對過程和方法有了更深入的了解。在整個設(shè)計過程中，對我來說，收獲最大的是方法和能力，那些分析和解決問題的方法與能力。在整個過程中,我發(fā)現(xiàn)我
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