基于matlab的數(shù)字濾波的設(shè)計與仿真論文-資料下載頁
2025-06-18 17:07本頁面
【正文】 采用不同類型濾波器實現(xiàn)所需的階數(shù)濾波器類型最低階數(shù)穩(wěn)定性FIR濾波器Kaiser窗函數(shù)201穩(wěn)定Blackman窗函數(shù)180穩(wěn)定Equirpple86穩(wěn)定IIR濾波器Butterworth濾波器26穩(wěn)定ChebishevⅡ濾波器16穩(wěn)定橢圓濾波器12穩(wěn)定 可見，F(xiàn)IR濾波器階數(shù)過高，導(dǎo)致的直接結(jié)果是消耗的資源較多，成本增加。因此采用IIR濾波器實現(xiàn)比較合適。而在IIR濾波器中，橢圓濾波器的階次最低，切比雪夫次之，巴特沃茲最高，參數(shù)的靈敏度則恰恰相反。根據(jù)傳遞函數(shù)的形式，巴特沃思和切比雪夫濾波器的傳遞函數(shù)都是一個常數(shù)除以一個多項式，為全極點網(wǎng)絡(luò)，僅在無限大阻帶處衰減為無限大，而橢圓函數(shù)濾波器在有限頻率上既有零點又有極點，極零點在通帶內(nèi)產(chǎn)生等波紋，阻帶內(nèi)的有限傳輸零點減小了過渡區(qū)，可獲得極為陡峭的衰減特性曲線。綜上考慮，采用橢圓函數(shù)濾波器最為適宜。用以下matlab程序[15]可得到滿足給定條件的12階橢圓濾波器的直接型表示：fs=200。wp=[45 55]*2/fs。ws=[40 60]*2/fs。 ――把截止頻率轉(zhuǎn)成弧度表示rp=3。rs=80。Nn=512。[n,wn]=ellipord(wp,ws,rp,rs)。[b,a]=ellip(n,rp,rs,wn)。freqz(b,a,Nn,fs)。[z,p,k]=ellip(n,rp,rs,wn)。zplane(z,p)。 圖312階橢圓濾波器的幅頻相應(yīng)和相頻響應(yīng)圖312階橢圓濾波器的零極圖圖36說明12階橢圓濾波器很好的滿足了給定的阻帶和通帶的衰減。圖37說明極點全在單位園內(nèi)部，因而該橢圓濾波器是穩(wěn)定的。a,b分別為分母與分子的系數(shù)，即得到的直接型表示為 (＝1) (322)3將系統(tǒng)函數(shù)由直接型化成級聯(lián)型由于直接型具有一些共同缺點[16]：(1)系數(shù)對濾波器的性能控制作用不明顯。(2)極點對系數(shù)的變化過于靈敏，易出現(xiàn)不穩(wěn)定或較大誤差。(3)運算的累計誤差較大。并且在這個設(shè)計中，直接型表示時系數(shù)和的最大值與最小值相差9倍，考慮到在乘法器上實現(xiàn)時引入的截斷誤差很大，因此決定采用6個二階節(jié)級聯(lián)來實現(xiàn)。1二階節(jié)系數(shù)的確定用matlab函數(shù)把直接型系數(shù)化成級聯(lián)型二階節(jié)的系數(shù)：G＝數(shù)組SOS的每行表示一個二階節(jié)的系數(shù)，第1～3列分別是分子上、的系數(shù)，第4～6列分別是分母上、的系數(shù)。分配給各二階節(jié)的增益分別為：，，。g11b2ya1a2圖3 二階節(jié)結(jié)構(gòu)方框圖2系數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制碼若采用24位乘法器，用1位整數(shù)位，1位符號位，共22位定點二進制數(shù)進行運算，負數(shù)用補碼表示，由此將減法運算變成累加求和運算[17]。各系數(shù)可用matlab編程[18]轉(zhuǎn)成二進制補碼，轉(zhuǎn)換結(jié)果如表：表3 各系數(shù)轉(zhuǎn)成二進制的結(jié)果十進制數(shù)定點24位補碼數(shù)000001000001111110010010000001011000010011101001111110100011011000100001110000110001010111100100111110100111101100010111000001011100100111011111000101110001011111100101000011110010000110011100111100001111110110110101110000011110101110001110111100001101111001100100000011110000001001001011001001100000110100101110001101101001111001111001111011000110110100100001110010010110000110000111000100111001001011011111110000001001101000001010可用Matlab程序求截斷后系數(shù)并進行仿真：for i=1：1：6 for j=1：1：6 s= to2(SOS(i,j))。SOS1(i,j)=to10(r)+s。endendr=to2(G)。G1=to10(r)。[B,A] = SOS2TF(SOS1,G1)。 ％轉(zhuǎn)成直接型freqz(B,A,Nn,fs)。系數(shù)截斷后圖形：圖39 系數(shù)截斷后的幅頻、相頻響應(yīng)仿真圖形圖310系數(shù)截斷后的零極點圖圖39與圖310表明使用24位乘法器不會引入截斷誤差，通帶與阻帶衰減都符合設(shè)計要求。 第四章、總結(jié)1濾波器功能和性能總結(jié)采用Matlab仿真軟件對高Q值50hz帶通濾波器進行設(shè)計,確定濾波器的類型及系數(shù)，把直接型轉(zhuǎn)換成級聯(lián)型，并確定二階節(jié)的系數(shù)。在仿真過程中結(jié)合各主要參數(shù)，來觀察對濾波性能的總結(jié)。2研究心得和體會(1) 類型尋優(yōu) 確定好所需要設(shè)計的濾波器用途后，首先對其進行性能需求分析，明確該系統(tǒng)應(yīng)該達到的各種性能指標，其次，擬定多種濾波器類型，對這些方案采用Matlab進行仿真，進行綜合分析和比較，選擇出最佳的濾波器類型作為本設(shè)計方案，然后，依據(jù)其性能指標編寫matlab程序，確定二階節(jié)系數(shù)。(2) 系統(tǒng)思維 必須有系統(tǒng)的整體思維，把每一個細節(jié)都放到整個系統(tǒng)中考慮，考慮整個系統(tǒng)設(shè)計的可行性、完整性、穩(wěn)定性和功能的實現(xiàn)，這樣才不會局限在細節(jié)上，才能保持研究工作的整體方向性，并完成研究工作。第五章結(jié)束語光陰似箭，歲月如梭，短暫而充實的兩年大學(xué)生活即將接近尾聲。本文是大學(xué)兩年來最后一個學(xué)期的學(xué)習任務(wù)，伴隨著時間的流逝，論文也到了敲定之際，在此，我想表達一下我的感激之情。首先，感謝高等學(xué)校教育部門制定了本科生畢業(yè)論文(設(shè)計)的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。畢業(yè)論文(設(shè)計)是學(xué)生畢業(yè)前全面素質(zhì)教育的重要實踐訓(xùn)練，其目的是為了培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式和正確的設(shè)計思想，綜合運用所學(xué)理論、知識和技能分析和解決實際問題的能力。通過本次畢業(yè)設(shè)計，我覺得自己無論在理論知識方面還是在綜合實踐能力方面都得到了很大的提高。其次，向我的導(dǎo)師尹強老師致以誠摯的謝意。尹老師學(xué)識淵博、治學(xué)嚴謹，平易近人，為我營造了一種良好的精神氛圍。在本次本科生畢業(yè)設(shè)計的過程中，尹老師給予了我許許多多的關(guān)懷和幫助。由于我是通信工程專業(yè)的學(xué)生，微電子方面的專業(yè)基礎(chǔ)知識不夠全面，經(jīng)常遇到一些問題，尹老師總是耐心的給我講解，還從這個問題延伸開去，讓我領(lǐng)會到更高層次的看待問題的方式。不僅讓我開拓了視野，領(lǐng)會了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且還明白了許多待人接物的道理。同時，我要感謝我們學(xué)院給我們授課的各位老師，正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學(xué)到了許多知識，并從他們身上學(xué)到了如何求知治學(xué)、如何為人處事。我也要感謝我的母校中南大學(xué)，是她提供了良好的學(xué)習環(huán)境和生活環(huán)境，讓我的大學(xué)生活豐富多姿，為我的人生留下精彩的一筆。衷心感謝我的室友和10通行工程班的同學(xué)們，我們一起學(xué)習、一起研究，共同進步，平日里大家關(guān)于畢業(yè)設(shè)計的討論給了我很多啟發(fā)，我在次深表謝意；另外，石曉瓊同學(xué)給了我很多無私的幫助和支持，與她的探討交流使我受益頗多。最后，向我的親愛的家人表示深深的謝意，他們給予我的愛、理解、關(guān)心和支持是我不斷前進的動力。愿所有的老師、同學(xué)們、朋友們合家歡樂，一生平安！參考文獻1 [M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2002。3 [J].，(02)：1～44 李洪偉，、IIR數(shù)字濾波器的應(yīng)用及比較[J].，(15)：79～806 [M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2005。7 [M].重慶：重慶大學(xué)出版社,2002。8 劉正士，王勇，陳恩偉，[J].，17(1)：88～919 A [J],電路與系統(tǒng)學(xué)報,(5)：2～410丁磊，潘貞存，[J].繼電器. 2003, 31 (9)：49～5111 [M].北京：電子工業(yè)出版社，2006。12 劉衛(wèi)國，[M].北京：高等教育出版社，200216鄧重一 濾波技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].,2(2):1～
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