【導(dǎo)讀】課題基于MATLAB的高階帶通濾波器的設(shè)計(jì)與仿真。院部電氣工程學(xué)院。專業(yè)班級(jí)10通信班。銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

　　

【正文】 %沖擊響應(yīng)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(yīng)、幅度響應(yīng)、頻帶特性、輸入輸出波形圖的仿真結(jié)果如圖 33 3 39 所示： 圖 36 帶通濾波器的頻率響應(yīng)圖 圖 37 帶通濾波器的幅度響應(yīng) 李曉艷：基于 MATLAB 的高階帶通濾波器的設(shè)計(jì)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 最優(yōu)化設(shè)計(jì)法 上面已經(jīng)運(yùn)用等波紋切比雪夫逼近準(zhǔn)則來(lái)實(shí)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(xiàng)指標(biāo)； 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(jié)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(shè)計(jì)與仿真 18 圖 311 幅度特性 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 第 4 章 利用 SIMULINK 實(shí)現(xiàn)帶通濾波器 對(duì)以上設(shè)計(jì)的帶通濾波器進(jìn)行仿真，在 MATLAB 中打開(kāi) SIMULINK 窗口畫出仿真圖如圖 41，單機(jī)三個(gè)信號(hào)源，采樣頻率 frequency 分別設(shè)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(shè)置如圖 42，這個(gè)設(shè)置使得振幅為 1/2，頻率在 1/5 和 4/5 之間的信號(hào)都能通過(guò)，小于或高于這個(gè)頻率范圍的其余信號(hào)全部過(guò)濾掉。 圖 42 濾波器的參數(shù)設(shè)置 李曉艷：基于 MATLAB 的高階帶通濾波器的設(shè)計(jì)與仿真 20 Scope2 產(chǎn)生的波形如圖 43，是沒(méi)有經(jīng)過(guò)濾波器過(guò)濾的信號(hào)的波形圖，由波形圖可以明顯的 看出信號(hào)的混雜，有很多干擾信號(hào)。沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)將是參雜很多干擾的，使得我們接收到的信號(hào)很不明確，無(wú)法確定幸好的準(zhǔn)確度。 圖 43 混合波形 Scope1 產(chǎn)生的波形如圖 44，是經(jīng)過(guò)帶通濾波器處理的信號(hào)的波形圖，由波形可以明顯的看出幅度低于 1/2 的信號(hào)已被濾掉，頻率不在 1/5 和 4/5 這個(gè)范圍的被濾波器過(guò)濾掉了，由此可以看出濾波器的設(shè)計(jì)還是很成功的。 圖 44 經(jīng)過(guò)導(dǎo)通濾 波器后的波形 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 結(jié) 論 這個(gè)論文題目是我在眾多題目中認(rèn)真挑選的一個(gè)課題，完成這個(gè)題目有很大的挑戰(zhàn)，這個(gè)題目對(duì)專業(yè)知識(shí)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(shí)，否則是很難解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題的。 想要設(shè)計(jì)出一個(gè)合格的滿足嚴(yán)格要求的 帶通 濾波器，不僅需要掌握有扎實(shí)的專業(yè)信號(hào)統(tǒng)治知識(shí)，熟練使用 MATLAB 軟件，熟練的進(jìn)行仿真，有能力計(jì)算函數(shù)的各種轉(zhuǎn)換。還必須有耐心和毅力去處理問(wèn)題才有可能設(shè)計(jì)出準(zhǔn)確的數(shù)字濾波器。通過(guò)對(duì)濾波器的設(shè)計(jì)我們可以得到以下的結(jié)論： 濾波器作為一類常用 TOOLS，為各個(gè)行業(yè)的發(fā)展提供了便利。 數(shù)字濾波器可以說(shuō)成是 Analog 濾波器的優(yōu)良升級(jí)。數(shù)字濾波器比之有更好的精準(zhǔn)正確濾波效率，使用起來(lái)更加的穩(wěn)定。 策劃一個(gè)精準(zhǔn)的 帶通 濾波器需要對(duì)濾波器的功用需求作嚴(yán)格的分析，以便找出合適的方法思路。 窗函數(shù)設(shè)計(jì)法 能夠獲得一個(gè)線性，相位線性的數(shù)字濾波器 ,但它的缺點(diǎn)是有可能出現(xiàn)頻譜的混亂。 而頻率抽樣法可以說(shuō)是解決了前一個(gè)設(shè)計(jì)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(biāo)濾波器的要求，再根據(jù)需求去合適的進(jìn)行匹配選擇。 帶通濾波器的設(shè)計(jì)過(guò)程就是對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)值處理，再通過(guò) MATLAB 軟件作為 仿真軟件來(lái)設(shè)計(jì)出準(zhǔn)確的濾波器的過(guò)程。 這一系列的設(shè)計(jì)過(guò)程，無(wú)一不加深理論知識(shí)，方法的理解在設(shè)計(jì)中逐步加深強(qiáng)化。對(duì)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(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)數(shù)字信號(hào)處理這方面的知識(shí)，還有 MATLAB 軟件的功能以及使用方法都比在課堂上學(xué)到的知識(shí)有更深層次的了解。 李曉艷：基于 MATLAB 的高階帶通濾波器的設(shè)計(jì)與仿真 22 參考文獻(xiàn) [ 1 ] 蘇金明，王永利 實(shí)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(xué)出版社， 20xx [ 3 ] 曹戈， MATLAB 教程及實(shí)訓(xùn) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx [ 4 ] 董長(zhǎng)虹 .MATLAB 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用 .北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 20xx [ 5 ] 薛定宇 .控制系統(tǒng)仿真與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) .北京：機(jī)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(guó)防工業(yè)出版社， 20xx [ 7 ] 徐東艷，孟曉剛 .MATLAB 函數(shù)庫(kù)查詢?cè)~典 .北京：中國(guó)鐵道出版社， 20xx. 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