基于matlab的低通濾波器設計-資料下載頁
2025-11-08 21:52本頁面
【導讀】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，特點是通。頻帶內的頻率響應曲線最大限度平坦，沒有起伏，而在阻頻帶則逐漸下降為零。等眾多優(yōu)點因而在自動控制、語音、圖像、通信、雷達等眾多領域得到了廣泛的應用，是一種具有最大平坦幅度響應的低通濾波器。本文將介紹其中最常用的一種——巴特沃。斯低通數字濾波器。本文側重于理論分析、matlab編程和結果分析。本文將先概述巴特沃斯低通數字濾波器的工作原理和特點。用matlab進行軟件編程，將仿真波形與理論值進行比較，分析其中的異同，并通過一個輸入波形來驗證設計的巴特沃斯低通數字濾波器的準確性。對實驗結果進行最后的總結，寫出自己的感想。附近產生頻譜混疊，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有2N個極點，極點ks用下式表示：。巴特沃斯低通數字濾波器采用對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)綜合設計與實踐 第 14 頁 圖 濾波后的信號 用 Matlab 與 Simulink 仿真結果的比較 ： 輸入信號的比較 用 Simulink 出來的信號干擾較大，失真較嚴重，說明存在外界干擾，導致信號衰減，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 設計的濾波器過渡帶較窄，而用 Simulink 設計的濾波器過渡帶較大，仿真結果和 matlab 相比效果較差，用 matlab設計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到了設計要求。 綜述 由圖 和圖 可知，用 Simulink 設計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 設計的濾波器不存在此現象。 通信系統(tǒng)綜合設計與實踐 第 15 頁 從濾波效果來看，用 matlab 設計的濾波器效果較好，其雖存在頻率誤差，但影響不大，而用 Simulink 設計的濾波器頻率雖不失真，但存在較大的外界干擾。個人認為，用 matlab設計的巴特沃斯低通數字濾波器濾波效果較好。 對設計結果與理論值的比較，其均存在一定的誤差，從側面說明對于任何實驗結果，在一定范圍內的誤差是允許的，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，如實驗設計不合理，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設計原理、優(yōu)化設計步驟等措施來減小誤差。同時，也告訴我們，任何理論結果要轉換成實際應用，均要進行一定的優(yōu)化，使其達到實際的應用要求。 數字濾波器 是 一種 對數字信號進行濾波處理以得到期望的響應特性的離散時間系統(tǒng) 。它能夠有效的對數字信號進行過濾，過濾多數字信號中的干擾和多余成分，能夠保證通信過程的正常實現。 本次實驗設計選擇了在通信系統(tǒng)中最常用，也是最基礎的巴特沃斯低通數字濾波器。根據給定的數字數字濾波器的技術指標，先設計過渡模擬濾波器得到系統(tǒng)函數 Ha(s),然后將 Ha(s)采用雙線性變換法轉換成數字濾波器的系統(tǒng)函數 H（ z）。在這個變換的過程中避免了頻率的混疊現象。然后根據數字濾波器的系統(tǒng)函數，編寫程序，分別運用matlab 和 Simulink 仿真工具對設計的巴特沃斯低通數字濾波器進行了仿真。經過幾次調試和對產生的仿真結果的分析，得到了在誤差允許范圍之內的低通數字濾波器。并且設計了驗證實驗。對一個由多個信號合成的數字信號進行編程，讓其通過讓所設計的濾波器。仿真結果與理論結果進行觀察 比較，判定所設計的濾波器符合要求。 經過本次課程設計，讓我們熟悉了巴特沃斯低通數字濾波器的基本知識和 MATLAB的 m 語言 及其相關模塊 Simulink 的應用 ，把課上的理論知識運用到實際中去，更近一步地鞏固了課堂上所學的理論知識，并能很好地理解與掌握數字信號處理中的基本概念、基本原理、基本分析方法。因為學過數字信號處理這門課，但這只是理論知識，通過實驗我們才能真正理解其意義。同時，進行 matlab 軟件及 Simulink 硬件仿真，用兩種方法將其設計出來。 在設計過程中，我們遇到了由于理論知識的忘記、總體輪廓的設計 、編程過少導致的不熟練、軟件尤其是 Simulink 模塊運用不熟練等問題，但是經過我們的思考討論和翻閱相關資料，最終這些問題得到了解決，設計出了符合標準的濾波器并通過相關信號 通信系統(tǒng)綜合設計與實踐 第 16 頁 進行了驗證。 經過這次的課程設計，使我們發(fā)現了自己的一些不足，為我們在今后的學習和生活中注意改進自己的不足，我們會更加努力，學習好我們的專業(yè)知識并注重運用到實際，克服自己的不足；同時，讓我們有機會將自己學到的理論知識運用到實際中， 克服了只學習理論的枯燥和乏味， 提高了自己的動手能力、思維能力和學習的積極性，同時，鍛煉了我們的 團隊協作能力，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 【 1】高西全、丁玉美 《數字信號處理（第三版）》 西安電子科技大學出版社 【 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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