fir數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-畢業(yè)設(shè)計(jì)(參考版)
2025-01-23 06:25本頁面
【正文】 湖南商學(xué)院畢業(yè)論文 第 31 頁 共 39 頁 (另起一頁，此說明打印時刪除 ) 致 謝 湖南商學(xué)院畢業(yè)論文 第 32 頁 共 39 頁 。 疊加干擾信號后的正弦信號如圖 47 所示 : 圖 48 加干擾信號的正弦信號 湖南商學(xué)院畢業(yè)論文 第 28 頁 共 39 頁 圖 49 濾除噪聲后的信號 從圖中可以看出，疊加了干擾信號后的正弦信號， 通過窗函數(shù)設(shè)計(jì)的 FIR 低通濾波器處理后，得到的信號與原來的正弦信號很接近，此低通濾波器設(shè)計(jì)比較合理。 （ 4）仿真結(jié)果分析 仿真后，三個示波器的顯示波形分別如圖 4 4 49 所示。 建立模型窗口 設(shè)置模塊窗數(shù) 連接各個模塊 添加模塊 設(shè)置系統(tǒng)仿真參數(shù) 系統(tǒng)仿真 觀察仿真結(jié)果 湖南商學(xué)院畢業(yè)論文 第 24 頁 共 39 頁 圖 42 濾波器仿真系統(tǒng)模型 （ 2）修改模塊參數(shù) 濾波器類型為低通 (lowpass)，設(shè)計(jì)方法選擇 FIR 窗函數(shù)法 (window)，阻帶衰減 α s為 60db, 所以選擇凱塞窗 (kaiser) ，通帶頻率 (FPASS)fp=100hz, 阻 帶 頻 率(PSTOP)fs=200hz，采樣頻率 fs=1000hz,該低通濾波器參數(shù)設(shè)置如圖 43所示 : 湖南商學(xué)院畢業(yè)論文 第 25 頁 共 39 頁 圖 44 低通濾波器 參數(shù)設(shè)置 圖 45 標(biāo)準(zhǔn)正弦信號源設(shè)置 湖南商學(xué)院畢業(yè)論文 第 26 頁 共 39 頁 （ 5）設(shè)置仿真參數(shù) 點(diǎn)擊模型窗口 simulationconfiguration parameters 選項(xiàng)，打開仿真參數(shù)設(shè)置對話框，設(shè)置如圖 46 所示，其中，開始時間為 ，停止時間為 4ms， 將 solver options 中的 type設(shè)置為 fixedstep， slover 設(shè)置為 discrete，即非連續(xù)狀態(tài)， fixedstep size 以及 tasking mode for periodic sample times 設(shè)置為 auto。 simulink 仿真步驟 圖 41 simulink 仿真流程圖 設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器 設(shè)計(jì) 要求 利用 一個頻率為 100hz 的正弦波與 一個 經(jīng)過高通濾波器處理后的隨機(jī)信號 ，兩個信號 疊加形成受干擾的信號 ，采用 simulink 環(huán)境下的 filtering 模塊中的 FDA TOOL 設(shè)計(jì)一個低通濾波器，濾出頻率小于等于 100HZ 的信號。 而 simulink 中的 signal processing blockset(信號處理模塊 )為用戶提供了兩百多個數(shù)字信號處理和數(shù)學(xué)函數(shù)，從而可以利用實(shí)用的圖形技術(shù)，將仿真結(jié)果以虛擬實(shí)現(xiàn)的形式直接地顯示出來。它可以處 理離散與連續(xù)系統(tǒng)、線性與非線性系統(tǒng)、單任務(wù)與多任務(wù)離散時間系統(tǒng)等等。 它可以處理離散與連續(xù)系統(tǒng)、單任務(wù)與多任務(wù)離散時間系統(tǒng)、線性與非線性系統(tǒng)等等，此技術(shù)已覆蓋在通信、信號處理、控制等各個領(lǐng)域。 （ 2）參數(shù)計(jì)算 湖南商學(xué)院畢業(yè)論文 第 21 頁 共 39 頁 湖南商學(xué)院畢業(yè)論文 第 22 頁 共 39 頁 4 FIR 數(shù)字濾波器 simulink 仿真 simulink 介紹 Simulink 是 MATLAB 環(huán)境下對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的一個軟件包。 （ 2）參數(shù)計(jì)算： 由過度帶寬 △ w=π /16,α s=40dB，可知過度帶采樣點(diǎn)數(shù) m=2,故總的頻率采樣采樣點(diǎn)數(shù) N=2π (m+1)/△ w =96。因此頻率采樣法設(shè)計(jì)的基本流程是： 確定頻率特性指標(biāo) ()jdHe? 對給定的理想濾波器的頻率響應(yīng) ()jwHe 加以等間隔的抽樣 ，得到 ()dhk： ( 2 )( ) ( ) kNjwdd wH k H e ??? k=0,1,…,N 1 再對 N 點(diǎn) Hd(k)進(jìn)行 IDFT，得到 h(n) h(n)=1/N??1N0 kn/ N2)(dk ejkH π,n=0,1,…… ,N1 h(n)作為所設(shè)計(jì)的濾波器的單位脈沖響應(yīng)，其系統(tǒng)函數(shù) H(z)= ?? ?1N0n )( nznh 利用頻率采樣設(shè)計(jì) fir 濾波器的條件 由于要求設(shè)計(jì)出的濾波器是實(shí)系數(shù)的線性相位 FIR 濾波器，所以 ()jdHe? 的取樣值還需要滿足線性相位濾波器的約束條件。而頻率采樣法正是從頻域出發(fā)，在頻域直接設(shè)計(jì)的一種設(shè)計(jì)方法。 利用頻率采樣法設(shè)計(jì) FIR 數(shù)字濾波器 設(shè)計(jì)思想 利用窗函數(shù)設(shè)計(jì) FIR 濾波器的基本思想是使設(shè)計(jì)的濾波器的單位脈沖心相應(yīng) h(n)去逼近所需的 hd(n),它是一種時域設(shè)計(jì)方法。 ③ 從圖 32和圖 33的圖像中可以看到：輸入信號是由頻率 f1=400HZ,f2=800HZ的正弦信號疊加而成，信號頻域圖中位于濾波器通帶內(nèi) wp=，位于 湖南商學(xué)院畢業(yè)論文 第 18 頁 共 39 頁 濾波器阻帶內(nèi) ws= 的頻率分量被濾除 ，濾波器的效果符合設(shè)計(jì)要求。 （ 3）設(shè)計(jì)源程序 （見附錄） （ 4）用 matlab 仿真結(jié)果 圖 31 加漢明窗時的頻譜圖 湖南商學(xué)院畢業(yè)論文 第 17 頁 共 39 頁 圖 32 信號濾波前的時域 圖 和頻域圖 圖 33 信號濾波后的時域圖和頻域圖 （ 5）結(jié)論： 從以上仿真的結(jié)果可以看出所設(shè)計(jì)出濾波器的參數(shù)如下： ① 濾波器的通帶截頻 wp= ? ，阻帶截頻 ws= ? ，過渡帶寬 ? 。 最后，計(jì)算濾波器頻率響應(yīng) H (ejw) ?? jnNnj enheH ?????10 )()( 總結(jié)設(shè)計(jì)過程如下 ： * ( )( ) ( ) ( ) ( )I D T F F T w n D T F TjjddH e h n h n H e?????? ???? ???? 利用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)低通濾波器 實(shí)例 窗函數(shù) 旁瓣峰值幅度 /dB 過度帶寬 阻帶最小衰減 /dB Rectangular window 13 4π /N 21 Triangular window 25 8π /N 25 Hanningwindow 31 8π /N 44 Hamming window 41 8π /N 53 Kaiser window 57 10π /N 80 湖南商學(xué)院畢業(yè)論文 第 16 頁 共 39 頁 (1)設(shè)計(jì)要求： 通帶截止頻率 ?? ?p （ 歸一化頻率 )，阻帶截止頻率 ?? ?s (歸一化頻率 )，通帶最大衰減為 dBp 1?? ，阻帶最小衰減 dBs 50?? 。 A 的參數(shù)選擇參考表 1。 這可以 通過傅里葉變換的反變換（ IDTFT）來得到 . 接著，就要根據(jù)過度帶寬以及阻帶衰減的要求，來選擇窗函數(shù)，并估計(jì)窗口長度 N。 （ 6） 以上五種常用的窗函數(shù)的基本參數(shù) 利用窗函數(shù)設(shè)計(jì) fir 數(shù)字濾波器的 設(shè)計(jì)思路 首先，根據(jù)技術(shù)要求確定此濾波器的 理想 頻率響應(yīng)特性 Hd(ejw)。在實(shí)際計(jì)算中，上 式的求和一般取20項(xiàng)就能達(dá)到所需精度。 上 式中的 0()Ix是零階第一類 修正貝塞爾函數(shù)。 圖 34 漢明窗及其頻譜 由演示結(jié)果可知，漢明窗的能量更集中在主瓣中， 其主瓣寬度和漢寧窗相同。汗明窗頻譜 39。 plot(W/pi,20*log10(abs(Hham)/abs(Hham(1))))。)。ylabel(39。n39。 stem(n,W_ham)。 湖南商學(xué)院畢業(yè)論文
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