【正文】 計一個FIR數(shù)字高通濾波器，Wp=,Ws=,Ap=,As=40dBWp=*pi。 Ws=*pi。tr_width=WpWs。 %過渡帶寬度N=ceil (*pi/tr_width) +1 %濾波器長度n=0:1:N1。Wc= (Ws+Wp) /2。 %理想高通濾波器的截至頻率 hd=ideal_hp(Wc,N)。 %理想高通濾波器的單位沖激響應(yīng)w_han= (hanning(N))39。 %漢寧窗h=hd.*w_han。 %截取得到實際的單位脈沖響應(yīng)[db,mag,pha,w]=freqz_m4 (h,[1])。 %計算實際濾波器的幅度響應(yīng)delta_w=2*pi/1000。Ap=(min(db(Wp/delta_w+1:1:500))) %實際通帶紋波As=round(max(db(1:1:Wp/delta_w+1))) %實際阻帶紋波subplot(221)stem(n,hd) %火柴棍圖title(39。理想單位脈沖響應(yīng)hd(n)39。)subplot(222)stem(n,w_ham)title(39。漢寧窗w(n)39。)subplot(223)stem(n,h)title(39。實際單位脈沖響應(yīng)h(n)39。)subplot(224)plot(w/pi,db)title(39。FIR數(shù)字高通濾波器幅度響應(yīng)(dB)39。)axis([0,1,100,10])function hd=ideal_hp(Wc,N)alpha= (N1)/2。n=0:1:N1。m=nalpha+eps。hd=(sin (pi*m)sin(Wc*m))./(pi*m)。圖34 FIR數(shù)字高通濾波器脈沖響應(yīng)與幅度響應(yīng) 布拉克曼窗及三角窗設(shè)計數(shù)字帶通濾波器設(shè)計一FIR數(shù)字帶通濾波器，Wpl=,Wph=,Wsl=,Wsh=，Apl=1dB,Aph=1dB,Asl=60dB, Ash=60dB。要求用布萊克曼窗和三角窗分別設(shè)計，并分析比較設(shè)計出的帶通濾波器的區(qū)別。Wpl=*pi。Wph=*pi。Wsl=*pi。Wsh=*pi。tr_width=min((WplWsl),(WshWph))。 %過渡帶寬度N=ceil (11*pi/tr_width) +1 %濾波器長度n=0:1:N1。Wcl= (Wsl+Wpl) /2。 %理想帶通濾波器的下截至頻率 Wch= (Wsh+Wph) /2。 %理想帶通濾波器的上截至頻率 hd=ideal_bp(Wcl,Wch,N)。 %理想帶通濾波器的單位沖激響應(yīng)w_bman= (blackman(N))39。 %布拉克曼窗w_tri= (triang(N))39。 %三角窗h1=hd.*w_bman。 %截取得到實際的單位脈沖響應(yīng)h2=hd.* w_tri。 [db1,mag1,pha1,w1]=freqz_m6 (h1,[1])。 %計算實際濾波器的幅度響應(yīng)[db2,mag2,pha2,w2]=freqz_m7 (h2,[1])。delta_w=2*pi/1000。Ap=(min(db(Wpl/delta_w+1:1:Wph/delta_w+1))) %實際通帶紋波As=round(max(db(Wsh/delta_w+1:1:500))) %實際阻帶紋波subplot(332)stem(n,w_bman)title(39。布拉克曼窗w(n)39。)subplot(333)stem(n,w_tri)title(39。三角窗w(n)39。)subplot(334)stem(n,hd) %火柴棍圖title(39。理想單位脈沖響應(yīng)hd(n)39。)subplot(335)stem(n,h1)title(39。布拉克曼窗截到的實際單位脈沖響應(yīng)h1(n)39。)subplot(336)stem(n,h2)title(39。三角窗截到的實際單位脈沖響應(yīng)h2(n)39。)subplot(338)plot(w1/pi,db1)title(39。布拉克曼窗數(shù)字帶通濾波器幅度響應(yīng)(dB)39。)subplot(339)plot(w2/pi,db2)title(39。三角窗數(shù)字帶通濾波器幅度響應(yīng)(dB)39。)function hd=ideal_hp(Wc,N) alpha= (N1) /2。n=0:1:N1。m=nalpha+eps。hd=(sin (pi*m) sin(Wc*m) ) ./(pi*m)。圖35 FIR數(shù)字帶通濾波器脈沖響應(yīng)與幅度響應(yīng) 漢寧窗設(shè)計數(shù)字帶阻濾波器設(shè)計一FIR數(shù)字帶阻濾波器，Wpl=,Wph=,Wsl=,Wsh=，Apl=1dB, Aph=1dB, Asl=40dB, Ash=40dB。Wpl=*pi。 Wph=*pi。 Wsl=*pi。 Wsh=*pi。tr_width=min((WslWpl),(WphWsh))。 %過渡帶寬度N=ceil (*pi/tr_width) %濾波器長度n=0:1:N1。Wcl= (Wsl+Wpl) /2。 %理想帶阻濾波器的下截至頻率 Wch= (Wsh+Wph) /2。 %理想帶阻濾波器的上截至頻率 hd=ideal_bs(Wcl,Wch,N)。 %理想帶阻濾波器的單位沖激響應(yīng)w_hann= (hanning(N))39。 %漢寧窗h=hd.*w_hann。 %截取得到實際的單位脈沖響應(yīng)[db,mag,pha,w]=freqz_m7 (h,[1])。 %計算實際濾波器的幅度響應(yīng)delta_w=2*pi/1000。Ap=(min(db(1:1:Wpl/delta_w+1))) %實際通帶紋波As=round(max(db(Wsl/delta_w+1:1:Wsh/delta_w+1))) %實際阻帶紋波subplot(221)stem(n,hd) %火柴棍圖title(39。理想單位脈沖響應(yīng)hd(n)39。)subplot(222)stem(n,w_bman)title(39。漢寧窗w(n)39。)subplot(223)stem(n,h)title(39。實際單位脈沖響應(yīng)h(n)39。)subplot(224)plot(w/pi,db)title(39。FIR漢寧窗數(shù)字帶阻濾波器幅度響應(yīng)(dB)39。)axis([0,1,100,10])function hd=ideal_bs(Wcl,Wc2,N)alpha= (N1) /2。 n=0:1:N1。m=nalpha+eps。hd=(sin (Wcl*m) + sin(pi*m)sin(Wch*m) ) ./(pi*m)。圖36 FIR數(shù)字帶阻濾波器脈沖響應(yīng)與幅度響應(yīng) 小結(jié)這一章主要是用MATLAB語言進(jìn)行FIR濾波器的設(shè)計和實現(xiàn)。本章FIR濾波器的設(shè)計包括三部分：線性相位FIR數(shù)字濾波器的條件和特點，常用窗函數(shù)及其MATLAB實現(xiàn)，基于窗函數(shù)的FIR數(shù)字濾波器設(shè)計及其MATLAB實現(xiàn)。FIR數(shù)字濾波器的特點是穩(wěn)定和線性相位特性；在常用窗函數(shù)及MATLAB實現(xiàn)中，討論了五種窗函數(shù)及其各自特性和相互比較，并結(jié)合MATLAB進(jìn)行實現(xiàn)；在基于窗函數(shù)的FIR數(shù)字濾波器設(shè)計中，根據(jù)設(shè)計的不同技術(shù)要求，選擇了不同的窗函數(shù)，并利用MATLAB提供的相關(guān)函數(shù)來設(shè)計實現(xiàn)FIR數(shù)字濾波器。整個設(shè)計過程都是在理論分析的基礎(chǔ)上，用MATLAB語言來進(jìn)行編程設(shè)計，最終實現(xiàn)了FIR數(shù)字低通、高通、帶通、帶阻四種濾波器的設(shè)計。第4章 圖形用戶界面設(shè)計—濾波器分析系統(tǒng)圖形用戶界面(Graphical User Interfaces，GUI)是提供人機(jī)交互的工具和方法。GUI是包含圖形對象(如窗口、圖標(biāo)、菜單和文本)的用戶界面。以某種方式選擇或激活這些對象，通常引起動作或發(fā)生變化。最常見的激活方式是用鼠標(biāo)或其他單擊設(shè)備去控制屏幕上的鼠標(biāo)指針的運(yùn)動，單擊鼠標(biāo)，標(biāo)志著對象的選擇或其他動作?，F(xiàn)在，絕大部分的應(yīng)用程序(如Microsoft Word)都是在圖形用戶界面(GUI)下運(yùn)行的，并且，絕大部分的程序設(shè)計工具(如Visual Basic, Visual C++)都可以進(jìn)行圖形用戶界面(GUI)的設(shè)計與開發(fā)工作。 MATLAB中GUI設(shè)計技術(shù)特點作為強(qiáng)大的科學(xué)計算軟件，MATLAB也提供了圖形用戶界面的設(shè)計與開發(fā)功能。MATLAB中的基本圖形用戶界面對象分為3類：用戶界面控件對象(uicontrol)、下拉式菜單對象(uimenu)和內(nèi)容式菜單對象(uicontexmenu)。其中，uicontrol對象能建立按鈕、列表框、編輯框等圖形用戶界面對象，uimenu能建立下拉式菜單和子菜單等圖形用戶界面對象，uicontexmenu能建立內(nèi)容式菜單用戶界面對象(類似于Visual C++等程序設(shè)計軟件中的彈出式菜單)。利用上述對象，進(jìn)行周密的組織、設(shè)計，就可以設(shè)計出一個界面良好、操作簡單、功能強(qiáng)大的圖形用戶界面。 GUIDE簡介MATLAB圖形用戶界面開發(fā)環(huán)境(Graphical User Interface development environment, GUIDE)提供了一系列創(chuàng)建用戶圖形界面(GUI)的工具。這些工具極大的簡化了GUI設(shè)計和生成的過程?？梢杂肎UIDE完成下面的任務(wù)：● 輸出GUI 使用GUIDE輸出編輯器，通過單擊和拖拉組件很容易的創(chuàng)建GUI● GUI編程 GUIDE自動生成一個控制GUI如何操作的M文件。該M文件初始化GUI界面并包含一個GUI回調(diào)事件的框架。使用M文件編輯器，可以向回調(diào)事件中添加代碼，運(yùn)行相關(guān)函數(shù)。GUIDE實際上是一套MATLAB工具集，它主要由7部分組成：版面設(shè)計器、屬性編輯器、菜單編輯器、調(diào)整工具、對象瀏覽器、TAB順序編輯器和M文件編輯器等。 GUI設(shè)計規(guī)范及設(shè)計步驟設(shè)計GUI時，應(yīng)力求簡潔、直接、清晰地反映界面的功能和特性。GUI應(yīng)滿足“寧可讓程序多干，不可讓用戶多干”的原則。GUI的關(guān)鍵是使人與計算機(jī)之間能夠準(zhǔn)確的交流信息，一方面，人向計算機(jī)輸入時應(yīng)當(dāng)盡量采取自然的方式，另一方面，計算機(jī)向人傳遞的信息必須準(zhǔn)確，不致引起誤解或混亂。GUI設(shè)計時，針對每一個功能，一般按照IPO的模塊化思想，使輸入、處理和輸出涇渭分明，充分體現(xiàn)GUI界面的通信功能。這樣設(shè)計出來的程序不但不易出錯，而且易于維護(hù)和改正。在GUI設(shè)計中還應(yīng)該保持GUI的一致性，一致性既包括使用標(biāo)準(zhǔn)的控件，也指使用相同的信息表現(xiàn)方法。一般的設(shè)計過程是按照圖41所示步驟來實現(xiàn)的。GUI設(shè)計不能是“即所需即添加”，否則設(shè)計出來的界面效果將大打折扣。設(shè)計檢查功能分析編寫代碼程序測試需求分析 圖41 設(shè)計步驟 濾波器分析系統(tǒng)及其MATLAB實現(xiàn)對開發(fā)者來說，由于MATLAB強(qiáng)大的工程運(yùn)算、仿真能力，使得越來越多的用戶從原先的開發(fā)環(huán)境中轉(zhuǎn)到MATLAB上來，他們不需花大量的時間進(jìn)行編程，因為MATLAB提供一個簡便的開發(fā)環(huán)境，可使研究者很快上手，提高研究者的效率。對于使用者來說，往往不愿意去理解一大堆繁雜的代碼，甚至對代碼一無所知。而GUI實現(xiàn)了開發(fā)者與使用者間進(jìn)行交流的橋梁。使用者只需關(guān)注GUI界面(即前臺顯示)，而把實現(xiàn)過程(后臺程序運(yùn)行)交給開發(fā)者，提高分析、判斷的效率。正是由于MATLAB中的圖形用戶界面(GUI)有強(qiáng)大的功能、顯著的優(yōu)點、方便快捷的設(shè)計方法、簡單明了的顯示方式，所以在討論了IIR數(shù)字濾波器和FIR數(shù)字濾波器設(shè)計及其MATLAB實現(xiàn)以后，制作了一個圖形用戶界面——濾波器分析系統(tǒng)，這個圖形界面內(nèi)容包含了上述各章介紹的各種濾波器，還添加了IIR濾波器和FIR濾波器的分析和比較，目的是更加清晰的介紹各種濾波器，并加以直觀形象的分析和選擇。不管是對初學(xué)者還是對研究分析者，希望此界面能起到一定的幫助和啟發(fā)作用。下面將具體的介紹此圖形用戶界面——濾波器分析系統(tǒng)。 濾波器分析系統(tǒng)的初始界面在用圖形用戶界面設(shè)計時，需要注意很多方面的問題，最主要的就是按照設(shè)計步驟進(jìn)行：由需求分析開始，進(jìn)而到功能分析，再進(jìn)行設(shè)計檢查，編寫代碼，最后進(jìn)行程序調(diào)試。在設(shè)計此圖形用戶界面時，把濾波器分析系統(tǒng)分成兩個界面進(jìn)行設(shè)計，第一個是濾波器分析系統(tǒng)的初始界面，包括了此次設(shè)計的標(biāo)題，歡迎圖形，及進(jìn)入下一個界面的按鈕(WELCOM)及退出按鈕(CLOSE)；第二個界面是濾波器分析系統(tǒng)的主界面。本節(jié)先介紹第一界面，如圖42所示為濾波器分析系統(tǒng)的初始界面：圖4