【導讀】課題基于MATLAB的高階帶通濾波器的設計與仿真。院部電氣工程學院。專業(yè)班級10通信班。銅陵學院畢業(yè)設計

　　

【正文】 %沖擊響應圖 stem(k,h)。 title(39。impulse response39。)。 xlabel(39。n39。)。 ylabel(39。h(n)39。)。 grid。 figure(2)。 %幅頻曲線圖 Hf=abs(H)。 w=k*wl/pi。 plot(w,Hf,39。*b39。) axis([0 1 ])。 title(39。amplitude response39。)。 xlabel(39。frequency in pi units39。)。 ylabel(39。Hr(w)39。)。 set(gca,39。xtickmode39。,39。manual39。,39。xtick39。,wdl)。 set(gca,39。ytickmode39。,39。manual39。,39。ytick39。,[0 1])。 grid。 figure(3)。 fs=15000。 [c,f3]=freqz(h,1)。 f3=f3/pi*fs/2。 plot(f3,20*log10(abs(c)))。 title(39。頻譜特性 39。)。 xlabel(39。頻率 /HZ39。)。 ylabel(39。衰減 /dB39。)。 grid。 t=(0:100)/fs。 x=sin(2*pi*t*700)+sin(2*pi*t*3200)+sin(2*pi*t*6200)。 q=filter(h,1,x)。 [a,f1]=freqz(x)。 f1=f1/pi*fs/2。 [b,f2]=freqz(q)。 f2=f2/pi*fs/2。 figure(4)。 subplot(2,1,1)。 plot(f1,abs(a))。 title(39。輸入波形頻譜圖 39。)。 xlabel(39。頻率 39。)。 ylabel(39。幅度 39。)。 銅陵學院畢業(yè)設計 15 subplot(2,1,2)。 plot(f2,abs(b))。 title(39。輸出波形頻譜圖 39。)。 xlabel(39。頻率 39。)。 ylabel(39。幅度 39。)。 帶通濾波器的頻率響應、幅度響應、頻帶特性、輸入輸出波形圖的仿真結果如圖 33 3 39 所示： 圖 36 帶通濾波器的頻率響應圖 圖 37 帶通濾波器的幅度響應 李曉艷：基于 MATLAB 的高階帶通濾波器的設計與仿真 16 圖 38 帶通濾波器的頻譜特性 圖 39 輸入、輸出波形頻譜 銅陵學院畢業(yè)設計 17 最優(yōu)化設計法 上面已經運用等波紋切比雪夫逼近準則來實現(xiàn)， MATLAB 程序如下： W1=100。 W2=200。 rp=1。 rs=30。 Fs=1000。 %數(shù)字濾波器的各項指標； WP=[100,200]。 WS=[50,250]。 [N,Wn]=cheb1ord(WP/(Fs/2),WS/(Fs/2),rp,rs)。 [P,Q]=cheby1(N,rp,Wn,39。bandpass39。)。 %創(chuàng)建 Chebyshev 帶通濾波器； figure(1)。 freqz(P,Q)。 [H,W]=freqz(P,Q)。 figure(2)。 plot(W*Fs/(2*pi),abs(H))。 grid。 xlabel(39。頻率 /Hz39。)。 ylabel(39。幅度 39。)。 頻率、幅度特性的仿真結果如圖 3 311 所示： 圖 310 頻率特性 李曉艷：基于 MATLAB 的高階帶通濾波器的設計與仿真 18 圖 311 幅度特性 銅陵學院畢業(yè)設計 19 第 4 章 利用 SIMULINK 實現(xiàn)帶通濾波器 對以上設計的帶通濾波器進行仿真，在 MATLAB 中打開 SIMULINK 窗口畫出仿真圖如圖 41，單機三個信號源，采樣頻率 frequency 分別設置為 100、 500、 900Hz， sample time 為 20xxHz[11]。 圖 41 帶通濾波器的仿真圖 濾波器設置如圖 42，這個設置使得振幅為 1/2，頻率在 1/5 和 4/5 之間的信號都能通過，小于或高于這個頻率范圍的其余信號全部過濾掉。 圖 42 濾波器的參數(shù)設置 李曉艷：基于 MATLAB 的高階帶通濾波器的設計與仿真 20 Scope2 產生的波形如圖 43，是沒有經過濾波器過濾的信號的波形圖，由波形圖可以明顯的 看出信號的混雜，有很多干擾信號。沒有經過處理的信號將是參雜很多干擾的，使得我們接收到的信號很不明確，無法確定幸好的準確度。 圖 43 混合波形 Scope1 產生的波形如圖 44，是經過帶通濾波器處理的信號的波形圖，由波形可以明顯的看出幅度低于 1/2 的信號已被濾掉，頻率不在 1/5 和 4/5 這個范圍的被濾波器過濾掉了，由此可以看出濾波器的設計還是很成功的。 圖 44 經過導通濾 波器后的波形 銅陵學院畢業(yè)設計 21 結 論 這個論文題目是我在眾多題目中認真挑選的一個課題，完成這個題目有很大的挑戰(zhàn)，這個題目對專業(yè)知識要求特別高，里面的各種函數(shù)變換，公式的熟練使用都要求基本功要踏實，否則是很難解決設計中出現(xiàn)的各種問題的。 想要設計出一個合格的滿足嚴格要求的 帶通 濾波器，不僅需要掌握有扎實的專業(yè)信號統(tǒng)治知識，熟練使用 MATLAB 軟件，熟練的進行仿真，有能力計算函數(shù)的各種轉換。還必須有耐心和毅力去處理問題才有可能設計出準確的數(shù)字濾波器。通過對濾波器的設計我們可以得到以下的結論： 濾波器作為一類常用 TOOLS，為各個行業(yè)的發(fā)展提供了便利。 數(shù)字濾波器可以說成是 Analog 濾波器的優(yōu)良升級。數(shù)字濾波器比之有更好的精準正確濾波效率，使用起來更加的穩(wěn)定。 策劃一個精準的 帶通 濾波器需要對濾波器的功用需求作嚴格的分析，以便找出合適的方法思路。 窗函數(shù)設計法 能夠獲得一個線性，相位線性的數(shù)字濾波器 ,但它的缺點是有可能出現(xiàn)頻譜的混亂。 而頻率抽樣法可以說是解決了前一個設計思路的最大的 bug—— 頻譜混疊，但也存在一些不足，具體的方法選擇要看目標濾波器的要求，再根據需求去合適的進行匹配選擇。 帶通濾波器的設計過程就是對信號進行數(shù)值處理，再通過 MATLAB 軟件作為 仿真軟件來設計出準確的濾波器的過程。 這一系列的設計過程，無一不加深理論知識，方法的理解在設計中逐步加深強化。對于一些書本上的理論也在我的腦海中創(chuàng)建出清晰的概念。通過本次畢業(yè)設計，我對數(shù)字信號處理這方面的知識，還有 MATLAB 軟件的功能以及使用方法都比在課堂上學到的知識有更深層次的了解。 李曉艷：基于 MATLAB 的高階帶通濾波器的設計與仿真 22 參考文獻 [ 1 ] 蘇金明，王永利 實用指南 .北京：電子工業(yè)出版社， 20xx [ 2 ] 孫兆林， 圖像處理 .北京：清華大學出版社， 20xx [ 3 ] 曹戈， MATLAB 教程及實訓 .北京：機械工業(yè)出版社， 20xx [ 4 ] 董長虹 .MATLAB 神經網絡與應用 .北京：國防工業(yè)出版社， 20xx [ 5 ] 薛定宇 .控制系統(tǒng)仿真與計算機輔助設計 .北京：機械工業(yè)出版社， 20xx [ 6 ] 樊昌信，曹麗娜 .通信原理 .第 6 版 .北京：國防工業(yè)出版社， 20xx [ 7 ] 徐東艷，孟曉剛 .MATLAB 函數(shù)庫查詢詞典 .北京：中國鐵道出版社， 20xx. [ 8 ] 鄭君里，楊為理 .信號與系統(tǒng) .第三版 .北京：高等教育出版社， 20xx. [ 9 ] 丁玉美，高西全 .數(shù)字信號 處理 .第 2 版 .西安：西安電子科技大學出版社， 20xx [10] 余成波 .數(shù)字信號處理及 MATLAB 釋義與實現(xiàn) .北京：清華大學出版社， 20xx [11] 胡壽松 .自動控制原理 .第四版 .北京：科學出版社， 20xx [12] Haykin Adaptive Filtering： Volume II， Blind Deconvolution First [13] John G． Proakis， Masoud Salehi． Contemporary Communication Systems using MATLAB and Simulink． Bei jing： Publishing House of Electronics Industry， 20xx [14] Dixon R C． Spread Spectrum System． Second Edition． John Wiley amp。 Sons， 1986 銅陵學院畢業(yè)設計 23 致 謝 時間飛快，轉眼我們即將畢業(yè)了。從定題到開題再到撰寫論文直到完成歷經了幾個月的時間，我終于在老師的幫助下完成了我的論文，回想起來很短暫，但是在遇到問題，分析問題，解決問題的過程卻是記憶猶新。每次我都會在感覺解決不了的時候告訴自己，不能被難題打敗，所以在失敗后都會再鼓足勇氣挑戰(zhàn)。最后完成論文的時候我真的很開心，因為這是在給我大學四年的學習送上的一份答卷，我必須認真對待。此外，這篇論文的完美收尾，離不開老師的指導。 在此，我要感謝一些人，首先，我要感謝我的老師，謝謝你們傳授我們知識，謝謝你們曾經的幫助，你們見證我 們的成長。特別要感謝我的指導老師王珍鳳，感謝您在百忙之中抽時間給我們看論文，指出錯誤，并指導我改正。再次，我要感謝我身邊的小伙伴們，我的同學，我的朋友，亦或是不認識的陌生人，謝謝你們帶給我歡樂，謝謝你們的陪伴，謝謝你們讓我感到溫暖，四年大學有你們的陪伴，更加美好。最后我要感謝我的母校 —— 銅陵學院，謝謝您的培育。 我們畢業(yè)了，不是結束，而是新生活的開始。未來的路還很長，讓我們策馬奔騰吧！