基于matlab的iir濾波器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用-資料下載頁(yè)
2025-06-26 04:42本頁(yè)面
【正文】 擬阻帶角頻率rp=3。rs=20 %通帶波動(dòng)、阻帶衰減%巴特沃斯模擬帶通濾波器設(shè)計(jì)[n,wn]=buttord(wp,ws,rp,rs,’s’)[b,a]=butter(n,wn,’s’) %模擬帶通濾波函數(shù)系數(shù)%巴特沃斯模擬帶通濾波器頻率響應(yīng)[ha,w]=freqs(b,a)ma=abs(ha)。pha=unwrap(angle(ha))subplot(421)。plot(w/(2*pi),ma) %模擬幅頻曲線subplot(431)。plot(w/(2*pi),pha) %模擬相頻曲線%沖擊響應(yīng)不變法進(jìn)行離散化設(shè)計(jì)fo=5000 %采樣頻率[bn,an]=impinvar(b,a,5000) %數(shù)字帶通濾波函數(shù)系數(shù)%巴特沃斯數(shù)字帶通濾波器頻率響應(yīng)[hz,w]=freqz(bn,an)mz=abs(hz)。phz=unwrap(angle(hz))subplot(422)。plot(w,mz) %數(shù)字濾波器幅頻曲線subplot(424)。plot(w,phz) %數(shù)字濾波器相頻曲線hi=impz(bn,an) %數(shù)字濾波器沖擊響應(yīng)subplot(425),plot(hi) %沖擊響應(yīng)曲線n=0:300。t=n/fox1=2*square(2*pi*500*t) %500Hz方波波形yi=conv(hi,x1) %時(shí)域卷積輸出subplot(427)。plot(yi) %卷積輸出波形y1=filter(bn,an,x1) %數(shù)字濾波函數(shù)輸出subplot(428)。plot(y1) %數(shù)字濾波器輸出波形 基于直接原型變換法的MATLAB實(shí)現(xiàn)%數(shù)字帶通濾波器直接設(shè)計(jì)程序fp=[480,520]。fs=[450,550] %模擬通帶、阻帶頻率rp=3。rs=20 %通帶波動(dòng)、阻帶衰減 fo=10000 %采樣頻率%頻率指標(biāo)變換wp=2*pi*fp/fo %數(shù)字通帶頻率wp=2*pi*fs/fo %數(shù)字阻帶頻率%切比雪夫I型數(shù)字帶通濾波器直接設(shè)計(jì)[n,wn]=cheblord(wp/pi,ws/pi,rp,rs)[b,a]=cheby1(n,rp,wn) %數(shù)字帶通濾波器系數(shù)%切比雪夫I型數(shù)字帶通濾波器頻率響應(yīng)[h,w]=freqz(b,a,128,10000)mag=abs(h):pha=unwrap(angle(h))subplot(321)。plot(w,mag) %幅頻曲線subplot(322) 。plot(w,pha) %相頻曲線hi=impz(b,a) %沖擊響應(yīng)subplot(324)。plot(hi) %響應(yīng)曲線n=0:500。t=n/fcx1=2*square(2*pi*500*t) %500Hz方波信號(hào)subplot(323)。plot(t,x1) %500Hz方波波形yi=conv(hi,x1) %時(shí)域卷積輸出subplot(326)。plot(yi) %卷積輸出波形y1=filter(b,a,x1) %數(shù)字濾波函數(shù)輸出subplot(325)。stem(y1) %數(shù)字濾波器輸出波形假定信號(hào)的采樣頻率是600 Hz，輸入信號(hào)的頻率為100 Hz，180 Hz和250 Hz的合成正弦波信號(hào)f(t)=sin(200πt)+sin(360πt)+sin(500πt)，通過(guò)截止頻率是120 Hz的巴特沃斯低通濾波器，通過(guò)濾波前后頻譜的對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)信號(hào)通過(guò)濾波器后，兩個(gè)高頻的信號(hào)180 Hz和250 Hz的正弦信號(hào)被濾掉，達(dá)到了濾波的效果。圖5和圖6給出了巴特沃斯低通濾波器濾波前后的頻譜圖。依然是上述的條件，如果想保留高頻的信號(hào)250 Hz的正弦信號(hào)，可以通過(guò)巴特沃斯高通濾波器，此高通濾波器截止頻率為220 Hz，濾波以后的頻譜如圖7所示，兩個(gè)低頻的信號(hào)100 Hz，180 Hz的正弦波信號(hào)被濾掉；當(dāng)預(yù)保留100 Hz，250 Hz兩個(gè)信號(hào)后可以通過(guò)帶阻濾波器濾掉180 Hz的正弦信號(hào)，如圖8所示；同理如果僅僅保留180 Hz的正弦信號(hào)可以通過(guò)帶通濾波器，而濾掉其他兩個(gè)信號(hào)，如圖9所示。結(jié) 論MATLAB是一款高效、直觀且方便的工程軟件，在利用其作IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的過(guò)程中更是體現(xiàn)了這兩方面特點(diǎn)。本文主要介紹了基于MATLAB的IIR無(wú)限長(zhǎng)沖擊響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，本文首先介紹了一下MATLAB軟件，并對(duì)數(shù)字濾波器在其環(huán)境內(nèi)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了討論與分析。其次，本文介紹了數(shù)字濾波器的概念，即系統(tǒng)的描述、系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和基本結(jié)構(gòu)運(yùn)算單元，并對(duì)IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了描述與討論。本文著重對(duì)IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了研究，其中包括一些通用的方法，比如脈沖響應(yīng)不變法和雙線性變換法，還描述了一個(gè)更為簡(jiǎn)單和通用的方法，即極零點(diǎn)放置法，這種方法不僅比常用的方法簡(jiǎn)潔，剩去了設(shè)計(jì)模擬濾波器原型的過(guò)程，而且在函數(shù)系數(shù)計(jì)算過(guò)程以及精確度上都有比較大的優(yōu)勢(shì)。在通用的方法上面，本文還介紹了巴特沃斯低通濾波器和切比雪夫低通濾波器的設(shè)計(jì)方法，并舉例說(shuō)明了這幾種方法。在運(yùn)用MATLAB軟件方面，本文對(duì)上述幾種方法的程序編寫(xiě)進(jìn)行了研究，在文章的第五章還著重對(duì)這幾種方法在MATLAB的實(shí)現(xiàn)做出了描述。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅在數(shù)字信號(hào)處理方面學(xué)到了更深的知識(shí)，并且在濾波器設(shè)計(jì)及MATLAB軟件應(yīng)用方面有了比較大的提高，培養(yǎng)了自己的自學(xué)能力，這些進(jìn)步對(duì)在以后的工作學(xué)習(xí)中起了很好的幫助。參考文獻(xiàn)［1］ ［M］.西安：西安大學(xué)出版社，1996,121131［2］ 姜建國(guó)，曹建中，［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1994［3］ . 奧本海姆，. ，楊耀增設(shè)［M］0 北京：科學(xué)出版社，1980［4］ —信號(hào)處理［M］. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1998[5] Miroslav DLutovac,Dejan ,Brian .《信號(hào)處理與濾波器設(shè)計(jì)》（英文版）[M]，北京:電子工業(yè)出版社，2002[6] 袁小平,王艷芬,[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2002,5860[7] 陳懷琛,吳大正,[M].北京:電子工業(yè)出版社,2002[8] [J].現(xiàn)代電子技術(shù),2004,3738[9] 谷亞林,徐天成,[J].理工高教研究,2003,124126[10] Snit .《Digital Signal Processing：A puterBased Approach（2nd ed.）》[J]，McGrawHill，2001[11] 《MATLAB Help Document》， The Mathworks Inc.，2004[12 Vinay ，《Digital Signal Processing Using MATLAB》， 2003[13] 天順,李博菡編著，《基于MATLAB的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)》，西安電子科技大學(xué)出版社，1998[14] ——理論、致 謝首先，我要感謝我的老師，在他的悉心指導(dǎo)下，我完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。我還要感謝學(xué)校，是學(xué)校培養(yǎng)了我。我還要感謝從事調(diào)頻收音機(jī)編寫(xiě)工作的老師，他們編寫(xiě)的書(shū)是推動(dòng)中國(guó)科技進(jìn)步的典范。我有幸參考了他們的書(shū)，我在這里向他們表示感謝。最后，作為即將畢業(yè)的大學(xué)生，我想對(duì)母校說(shuō)一句，謝謝！ 40
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