基于matlab的低通濾波器設(shè)計(jì)-資料下載頁
2025-11-08 21:52本頁面
【導(dǎo)讀】電容、電感與電阻等器件的組合裝置。巴特沃斯濾波器是電子濾波器的一種，特點(diǎn)是通。頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)曲線最大限度平坦，沒有起伏，而在阻頻帶則逐漸下降為零。等眾多優(yōu)點(diǎn)因而在自動控制、語音、圖像、通信、雷達(dá)等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，是一種具有最大平坦幅度響應(yīng)的低通濾波器。本文將介紹其中最常用的一種——巴特沃。斯低通數(shù)字濾波器。本文側(cè)重于理論分析、matlab編程和結(jié)果分析。本文將先概述巴特沃斯低通數(shù)字濾波器的工作原理和特點(diǎn)。用matlab進(jìn)行軟件編程，將仿真波形與理論值進(jìn)行比較，分析其中的異同，并通過一個輸入波形來驗(yàn)證設(shè)計(jì)的巴特沃斯低通數(shù)字濾波器的準(zhǔn)確性。對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行最后的總結(jié)，寫出自己的感想。附近產(chǎn)生頻譜混疊，故選用雙線性變換法。過渡帶與阻帶幅度下降的速度愈快，總的頻響特性與理想低通濾波器的誤差愈小。，此式表示幅度平方函數(shù)有2N個極點(diǎn)，極點(diǎn)ks用下式表示：。巴特沃斯低通數(shù)字濾波器采用對3dB截
【正文】 圖 輸入信號的波形 圖 輸入信號的波形 通信系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐 第 14 頁 圖 濾波后的信號 用 Matlab 與 Simulink 仿真結(jié)果的比較 ： 輸入信號的比較 用 Simulink 出來的信號干擾較大，失真較嚴(yán)重，說明存在外界干擾，導(dǎo)致信號衰減，而用 matlab 出來的信號較好，干擾可以忽略。 巴特沃斯低 通數(shù)字濾波器的比較 由圖 中的低通濾波器和圖 比較可得可知，用 matlab 設(shè)計(jì)的濾波器過渡帶較窄，而用 Simulink 設(shè)計(jì)的濾波器過渡帶較大，仿真結(jié)果和 matlab 相比效果較差，用 matlab設(shè)計(jì)的濾波器與理論值差距較小，濾波效果更好。 輸出信號的比較 用 matlab 濾波后的信號比理論信號在 1 秒內(nèi)大了 1/4 個周期，效果不錯，而用Simulink 濾波后的信號周期沒變，幅度大了 ，但濾波器控制不了幅度，幅度的變化說明存在外界干擾，說明噪聲較大，但從濾波效果來看也達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 綜述 由圖 和圖 可知，用 Simulink 設(shè)計(jì)的濾波器的輸入信號與濾波后信號均存在5s 的延遲，說明了加法器的處理速度較慢，而用 matlab 設(shè)計(jì)的濾波器不存在此現(xiàn)象。 通信系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐 第 15 頁 從濾波效果來看，用 matlab 設(shè)計(jì)的濾波器效果較好，其雖存在頻率誤差，但影響不大，而用 Simulink 設(shè)計(jì)的濾波器頻率雖不失真，但存在較大的外界干擾。個人認(rèn)為，用 matlab設(shè)計(jì)的巴特沃斯低通數(shù)字濾波器濾波效果較好。 對設(shè)計(jì)結(jié)果與理論值的比較，其均存在一定的誤差，從側(cè)面說明對于任何實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在一定范圍內(nèi)的誤差是允許的，其與理論值均有一定的誤差，這是不 可避免的，其中的原因多種多樣，如實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不合理，外界因素的干擾，信號衰減 ......對于這些， 我們只能通過不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)原理、優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟等措施來減小誤差。同時，也告訴我們，任何理論結(jié)果要轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用，均要進(jìn)行一定的優(yōu)化，使其達(dá)到實(shí)際的應(yīng)用要求。 數(shù)字濾波器 是 一種 對數(shù)字信號進(jìn)行濾波處理以得到期望的響應(yīng)特性的離散時間系統(tǒng) 。它能夠有效的對數(shù)字信號進(jìn)行過濾，過濾多數(shù)字信號中的干擾和多余成分，能夠保證通信過程的正常實(shí)現(xiàn)。 本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)選擇了在通信系統(tǒng)中最常用，也是最基礎(chǔ)的巴特沃斯低通數(shù)字濾波器。根據(jù)給定的數(shù)字?jǐn)?shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)，先設(shè)計(jì)過渡模擬濾波器得到系統(tǒng)函數(shù) Ha(s),然后將 Ha(s)采用雙線性變換法轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù) H（ z）。在這個變換的過程中避免了頻率的混疊現(xiàn)象。然后根據(jù)數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)，編寫程序，分別運(yùn)用matlab 和 Simulink 仿真工具對設(shè)計(jì)的巴特沃斯低通數(shù)字濾波器進(jìn)行了仿真。經(jīng)過幾次調(diào)試和對產(chǎn)生的仿真結(jié)果的分析，得到了在誤差允許范圍之內(nèi)的低通數(shù)字濾波器。并且設(shè)計(jì)了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。對一個由多個信號合成的數(shù)字信號進(jìn)行編程，讓其通過讓所設(shè)計(jì)的濾波器。仿真結(jié)果與理論結(jié)果進(jìn)行觀察 比較，判定所設(shè)計(jì)的濾波器符合要求。 經(jīng)過本次課程設(shè)計(jì)，讓我們熟悉了巴特沃斯低通數(shù)字濾波器的基本知識和 MATLAB的 m 語言 及其相關(guān)模塊 Simulink 的應(yīng)用 ，把課上的理論知識運(yùn)用到實(shí)際中去，更近一步地鞏固了課堂上所學(xué)的理論知識，并能很好地理解與掌握數(shù)字信號處理中的基本概念、基本原理、基本分析方法。因?yàn)閷W(xué)過數(shù)字信號處理這門課，但這只是理論知識，通過實(shí)驗(yàn)我們才能真正理解其意義。同時，進(jìn)行 matlab 軟件及 Simulink 硬件仿真，用兩種方法將其設(shè)計(jì)出來。 在設(shè)計(jì)過程中，我們遇到了由于理論知識的忘記、總體輪廓的設(shè)計(jì) 、編程過少導(dǎo)致的不熟練、軟件尤其是 Simulink 模塊運(yùn)用不熟練等問題，但是經(jīng)過我們的思考討論和翻閱相關(guān)資料，最終這些問題得到了解決，設(shè)計(jì)出了符合標(biāo)準(zhǔn)的濾波器并通過相關(guān)信號 通信系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐 第 16 頁 進(jìn)行了驗(yàn)證。 經(jīng)過這次的課程設(shè)計(jì)，使我們發(fā)現(xiàn)了自己的一些不足，為我們在今后的學(xué)習(xí)和生活中注意改進(jìn)自己的不足，我們會更加努力，學(xué)習(xí)好我們的專業(yè)知識并注重運(yùn)用到實(shí)際，克服自己的不足；同時，讓我們有機(jī)會將自己學(xué)到的理論知識運(yùn)用到實(shí)際中， 克服了只學(xué)習(xí)理論的枯燥和乏味， 提高了自己的動手能力、思維能力和學(xué)習(xí)的積極性，同時，鍛煉了我們的 團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，為 我們今后的工作或考研，都提供了不小的幫助，讓我們受益匪淺 。 附錄 參考文獻(xiàn) 【 1】高西全、丁玉美 《數(shù)字信號處理（第三版）》 西安電子科技大學(xué)出版社 【 2】劉波、文忠 《 MATLAB 信號處理》 電子工業(yè)出版社 【 3】樊昌信 《通信原理（第六版）》 國防工業(yè)出版社 【 4】劉學(xué)勇 《詳解 MATLAB/Simulink 通信系統(tǒng)建模與仿真》 電子工業(yè)出版社
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