基于matlab的數(shù)字濾波器的的設(shè)計論文-資料下載頁
2025-06-22 01:34本頁面
【正文】 更迅速的趨近0。相頻特性曲線則呈非線性這表明會使信號產(chǎn)生失真。圖2表明幅頻特性曲線和相頻特性曲線都呈一條直線，布萊克曼數(shù)字濾波器的相位線性從而保證信號在傳輸過程中不會產(chǎn)生失真，實際的通帶波動（Ap=）滿足技術(shù)指標要求（Ap≤1dB）。但幅頻特性曲線卻不能滿足要求，過渡帶太寬（tr_width=）,實際的最小阻帶衰減（As=0）很難滿足技術(shù)要求。 從本設(shè)計可以看出，（1）IIR數(shù)字濾波器可以利用一些現(xiàn)成的公式和系數(shù)表設(shè)計各類選頻濾波器。通常只要將技術(shù)指標代入設(shè)計方程組式（2）、（3）、（4）、（5）、（6）就可以設(shè)計出原型濾波器，然后在利用相應(yīng)的變換公式求得所需要的濾波器系統(tǒng)函數(shù)的系數(shù)，變換公式見表1[4]。即首先設(shè)計出低通濾波器，在由頻率變換公式實現(xiàn)高通、帶通和帶阻濾波器[3]。而FIR數(shù)字濾波器則不能。（2）在滿足一定技術(shù)要求和幅頻響應(yīng)的情況下，IIR數(shù)字濾波器設(shè)計成為具有遞歸運算的環(huán)節(jié)，系統(tǒng)存在極點，因此設(shè)計系統(tǒng)函數(shù)時，必須把所有的極點放在單位圓內(nèi)，否則系統(tǒng)不穩(wěn)定。而且有限字長效應(yīng)所帶來的運算誤差，可能會使系統(tǒng)產(chǎn)生寄生振蕩。而FIR數(shù)字濾波器沒有遞歸運算，因此不論在理論還是實際應(yīng)用中，都不會因為有限字長效應(yīng)所帶來的運算誤差使得系統(tǒng)不穩(wěn)定。所以IIR數(shù)字濾波器的階數(shù)一般比FIR數(shù)字濾波器低，本設(shè)計中IIR的階數(shù)為7，而FIR的階數(shù)為111。IIR數(shù)字濾波器所用的存儲元件少，濾波器體積也小，而FIR數(shù)字濾波器階數(shù)比較高，因而所需要的存儲單元多，從而提高計算機硬件設(shè)計成本。（3）IIR數(shù)字濾波器如圖所示，除幅頻特性可以滿足技術(shù)要求外，它們的相頻特性往往是非線性的，這就會使信號產(chǎn)生失真。而FIR數(shù)字濾波器可以設(shè)計出具有線性相位（相位響應(yīng)值為：pha=0）的數(shù)字濾波器，從而保證信號在傳輸過程中不會產(chǎn)生失真。（4）FIR數(shù)字濾波器可以采用快速傅立葉變換實現(xiàn)快速卷積運算，在相同階數(shù)的條件下運算速度快。雖然可以采用加窗方法或頻率采樣等簡單方法設(shè)計FIR數(shù)字濾波器，但往往在過渡帶上和阻帶衰減上難以滿足要求，因此不得不多次迭代或者計算機輔助設(shè)計，從而使得設(shè)計過程變得復雜。而IIR數(shù)字濾波器的幅頻響應(yīng)較好，過渡帶寬和阻帶衰減都能滿足技術(shù)要求，因此設(shè)計過程簡單。表1 數(shù)字濾波器的頻帶變換濾波器類型變換關(guān)系參數(shù)低通要求的截止頻率高通要求的截止頻率帶通、要求的上下截止頻率帶阻、要求的上下截止頻率5結(jié)論利用MATLAB的信號處理工具箱強大的信號處理功能，采用編程的方法設(shè)計數(shù)字濾波器，使設(shè)計達到了最優(yōu)化；并且它可以快速的實現(xiàn)數(shù)字濾波器的仿真，使設(shè)計達到了最簡化。本文設(shè)計的數(shù)字濾波器采用IIR和FIR兩種方法來實現(xiàn)，其中IIR采用巴特沃什，F(xiàn)IR采用布萊克曼窗函數(shù)法，按設(shè)計指標要求進行設(shè)計。利用MATLAB采用編程的方法實現(xiàn)。通過對IIR數(shù)字濾波器和FIR數(shù)字濾波器的比較可知IIR數(shù)字濾波器幅頻特性較好，而相頻特性曲線呈非線性，會使信號產(chǎn)生失真，階數(shù)比FIR數(shù)字濾波器低，系統(tǒng)不穩(wěn)定；FIR數(shù)字濾波器相位線性，信號在傳輸過程中不會產(chǎn)生失真，系統(tǒng)穩(wěn)定，階數(shù)高，而幅頻特性難以滿足要求。參考文獻[1] 趙健，李毅，楊菊平．數(shù)字信號處理學習輔導[M]，北京：清華大學出版社，2006：9395．[2] 陳桂明，張明照，戚紅雨．應(yīng)用MATLAB語言處理數(shù)字信號與數(shù)字圖像[M]，北京：科學出版社，2001：165200．[3] [美]Sanjit ，孫烘，余翔宇等譯．數(shù)字信號處理實驗指導書（MATLAB版）[M]，北京：電子工業(yè)出版社，2005：7185．[4] 陳后金．數(shù)字信號處理[M]，北京：高等教育出版社，2004：124177．[5] 徐明遠．MATLAB仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用[M]，西安：西安電子科技大學出版社，2005：154187．[6] 樓天順．基于MATLAB的系統(tǒng)分析與設(shè)計信號處理[M]，西安：西安電子科技大學出版社，1998：133142．[7] 胡光書．數(shù)字信號處理：理論、算法與實現(xiàn)[M]，北京：清華大學出版社，1997：136155．[8] 鄧華．MATLAB通信仿真及應(yīng)用實例解析[M]，北京：人民郵電出版社，1997：123156．[9] 陳懷?。當?shù)字信號處理教程—MATLAB釋義與實現(xiàn)[M]，北京：電子工業(yè)出版社，2004：106123．[10] 趙健，李勇．數(shù)字信號處理[M]，北京：清華大學出版社，2006：103155．[11] 蔣志凱．數(shù)字濾波與卡爾曼濾波[M]，北京：中國科學技術(shù)出版社，1993：100120．致謝
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