基于labview的虛擬數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-12-16 03:39 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 在 Lab VIEW 對話框中單擊 New...按鈕 ， 將彈出如圖 3 所示的 New 對話框 。在 New 對話框左邊的 Greate new： 中 ， 樹形控件用于選擇新建文檔類型。其中 ， Blank VI 用于建立一個(gè)新程序 ； VI from Template 按類型列出 Lab VIEW 系統(tǒng)提供的程序模板 ， 用戶可以以這些模板為基礎(chǔ) ， 建立自己的程序 ； Other Document Typlate 列出其他文檔類型 ， 比如全局變量、自定義控件、運(yùn)行時(shí)菜單等。當(dāng)選中某一個(gè)模板 VI 時(shí)， Front panel preview 和 Black diagram preview 子窗口給出其前面板和框圖預(yù)覽。 Description 子窗口給出所 選文檔類型的簡單描述。選種適當(dāng)?shù)奈臋n類型后，單擊 OK 按鈕，將打開對應(yīng)的新文檔窗口 武漢理工大學(xué)《能力拓展訓(xùn)練》報(bào)告書 4 圖 3 Lab VIEW新建對話框 2． 數(shù)字濾波器的原理 本次設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)濾波器將初始信號(hào)進(jìn)行濾波處理，現(xiàn)在先對濾波器的相關(guān)原理進(jìn)行闡述。 幾種基本的濾波器類型介紹 所謂濾波器，就是使 有用信號(hào)頻率能比較順利地通過，而將無用 或 有害的信號(hào)濾掉，或讓它們受到較大的衰減。按工作頻率的范圍，可分為低通濾波器、高通濾波器 、 帶通濾波器 及帶阻濾波器 。低通濾波器只有低頻信號(hào)能通過而高頻信號(hào)不能通過 ； 高通濾波器只有 高頻信號(hào)能通過而低頻信號(hào)不能通過 ； 帶通濾波器只有某一個(gè)通頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)能通過，而在此之外的其他頻率的信號(hào)不能通過 ；帶阻濾波器只會(huì)阻礙某一個(gè)頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)通過，頻帶以外的信號(hào)不會(huì)受到影響 。 數(shù)字濾波器 濾波器可分為三類：模擬濾波器、采樣濾波器和數(shù)字濾波器 。 模擬濾波器（ AF）可以是由 RLC 構(gòu)成的無源濾波器，也可以是加上運(yùn)放的有源濾波器，它們是連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)。采武漢理工大學(xué)《能力拓展訓(xùn)練》報(bào)告書 5 樣濾波器（ SF）由電阻、電容、電荷轉(zhuǎn)移器件、運(yùn)放等組成，屬于離散時(shí)間系統(tǒng)，其幅度是連續(xù)的。開關(guān)電容濾波器、電荷耦合濾波器軍屬這類濾波器。數(shù)字濾波 器（ DF）由加法器、乘法器、存儲(chǔ)延遲單元、時(shí)鐘脈沖濾波器及邏輯單元等數(shù)字電路構(gòu)成。它精度高，穩(wěn)定性好，不存在阻抗匹配問題，可以時(shí)分復(fù)用，能夠完成一些模擬濾波器完成不了的濾波任務(wù)。其缺點(diǎn)是需要抽樣、量化、編碼，以及受時(shí)鐘頻率所限，所能處理的信號(hào)最高頻率還不夠高。另外，由于有限字長效應(yīng)會(huì)造成域設(shè)計(jì)值的頻率偏差、量化和運(yùn)算噪聲及極限環(huán)振蕩。此次我們要求設(shè)計(jì)的就是數(shù)字濾波器。 數(shù)字濾波器的分類 從各種不同角度對數(shù)字濾波器分類： 1）按沖激響應(yīng) h(n)的長度分類 分為有限沖激響應(yīng)（ FIR） DF 和無限沖激響應(yīng)（ IIR） DF 兩種。沖激響應(yīng)本來是用于模擬系統(tǒng)，指系統(tǒng)對沖激函數(shù)δ（ t）的響應(yīng)。發(fā)展到數(shù)字濾波器后，工程上仍沿用這個(gè)名稱，與單位抽樣響應(yīng)和單位脈沖響應(yīng)的說法通用。 IIR DF 和 FIR DF 在特性、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)方法、運(yùn)用場合等方面均不相同，要根據(jù)實(shí)際情況而定。 2）按有無遞歸結(jié)構(gòu)分類 分為遞歸型和非遞歸型。遞歸表現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)過程中出現(xiàn)反饋回路。即將某些輸出量反饋到原輸入點(diǎn)與原輸入量相加。一般來說， IIR DF 的 H(z)有分母，須用遞歸型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)；FIR DF 的 H(z)無分母，用非遞歸型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。但是 FIR DF 也可以用遞歸型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，比如 H(z)=1+z1+z2+z3 可以改寫然后用遞歸型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 因此，盡管 IIR、 FFR 與遞歸非遞歸有著密切的關(guān)系，但它們畢竟是從不同的角度看問題，在概念上不能混為一談。 3）按頻域特點(diǎn)分 分為低通濾波器（ LP DF）、高通濾波器 (HP DF)、帶通濾波器（ BP DF）和帶阻濾波器（ BS DF）四種。 武漢理工大學(xué)《能力拓展訓(xùn)練》報(bào)告書 6 這里要特別強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)的是：數(shù)字濾波器的頻響是周期的 ,其重復(fù)周期是采樣頻率 f,或者數(shù)字頻率 2π，且在每一周期內(nèi)，幅頻特性具有對稱性。比如采樣頻率 f=8000Hz,數(shù)字帶通的通 帶是 300～ 3400Hz，那么它的重復(fù)周期為 80
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