基于matlab的iir數(shù)字濾波器畢業(yè)論文(參考版)
2025-06-26 15:37本頁面
【正文】 本文利用Matlab的信號處理工具及其SIMULINK仿真工具包箱能夠方便快捷地設計和實現(xiàn)各種濾波器，使信號波形更加直觀，并且用FDATOOL工具箱以及專門用于濾波器設計來設計IIR數(shù)字濾波器，充分利用了MATLAB 的交互性好的特點，而且最后用到了SIMULINK 仿真工具箱來實現(xiàn)信號傳輸和濾波器的設計，將濾波器的設計置于一個新的平臺，這對于研究信號的傳輸和處理有著極其重要的作用。在這種情況下，濾波器設計就要進行大量復雜的運算，單純的靠公式計算和編制簡單的程序很難在短時間內完成。設計階數(shù)較高的IIR 濾波器時，計算量更大，設計過程中要改變參數(shù)或濾波器類型時都要重新計算。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培，謝謝你們! 參考文獻[1] 倪養(yǎng)華．數(shù)字信號處理與實現(xiàn)．上海：上海交通大學出版社，1998[2] 飛思科技產品研發(fā)中心．MATLAB7輔助信號處理技術與應用．北京：電子工業(yè)出版社， 2005[3] 樓順天，李博苗．基于MATLAB的系統(tǒng)分析與設計一信號處理．西安：西安電子科技大學出版社，1998.[4] 張葛祥，李娜．MATLAB仿真技術與應用．北京：清華大學出版社，2003[5] 胡廣書 數(shù)字信號處理、理論、算法與實現(xiàn)[M] ．北京：清華大學出版社，1997[6] 陳希林，肖明清．一種LabWindows/CVI與MATLAB混合編程的實現(xiàn)方法[J].微計算機信息，2005[7]劉波．MATLAB信號處理．北京：電子工業(yè)出版社，2006[8]施陽等．MATLAB語言工具箱．西安：西北工業(yè)大學出版社，1999[9]丁玉美．數(shù)字信號處理．西安電子科技大學出版社 第二版 結束語本文在對濾波器實際設計中用到了多種設計方法，與其他高級語言的程序設計相比，MATLAB 環(huán)境下可以更方便、快捷地設計出具有IIR 數(shù)字濾波器，節(jié)省大量的編程時間，提高編程效率，且參數(shù)的修改也十分方便，還可以進一步進行優(yōu)化設計。在此，我還要感謝在一起愉快的度過畢業(yè)設計生活的同學，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。從課題的選擇到項目的最終完成，雷老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。 致 謝本論文是在雷老師的親切關懷和悉心指導下完成的。通過對數(shù)字帶通濾波器的設計，熟悉了MATLAB的運行環(huán)境，初步掌握了MATLAB語言在數(shù)字信號處理中一些基本庫函數(shù)的調用和編寫基本程序等應用；熟悉了濾波器設計的一般原理，對濾波器有了一個感性的認識；學會了數(shù)字高通濾波器設計的一般步驟；加深了對濾波器設計中產生誤差的原因以及雙線性變換法優(yōu)缺點的理解和認識。 總 結通過這幾個實驗，對設計數(shù)字濾波器的整個過程有了很好的掌握。圖38 仿真模型圖39 濾波效果 結果顯示，仿真模型中顯示 40HZ,75HZ,100HZ 三個不同頻率的正弦信相加后的波形，干擾后的混合信號是一個夾雜多頻率的信號，我們所需要的有用信號（40HZ）在傳輸過程中不可避免的受到其他頻率信號干擾，我們的目的就是得到所需要的 40HZ 頻段信號， 盡可能濾除干擾信號，濾波效果的圖中就是濾波后信號與原始抽樣信號的的波形圖，經(jīng)濾波后，信號周期約為 ,即頻率為 40HZ，說明濾波效果很好。首先建立信號傳輸仿真模塊，先打開 SIMULINK 工具箱，并且建立一個 Model，在這個空白 Model 中進行環(huán)節(jié)庫及框圖的建立，在 SIMULINK 菜單下找到 Source，雙擊 Source 圖標，將正弦信號源和常量信號源拉到 Model 中，然后分別找到 DSP 離散正弦信號源,乘法 器和加法器以及示波器，然后把需要用來設計 IIR 數(shù)字濾波器的模塊 FDATOOL 都拉到 Model 中，把環(huán)節(jié)都布好后，把各環(huán)節(jié)的端口按框圖連接起來。它可以處理的系統(tǒng)包括：線性、非線性系統(tǒng)；離散、連續(xù)及混合系統(tǒng)；單任務、多任務離散事件系統(tǒng)。而且我們在最后的仿真模型設計中將載入這一模塊進行信號濾波。通過菜單選項Analysis 可以在特性區(qū)看到所設計的幅頻響應、相頻響應、沖擊響應和零極點配置等特性。 然后在Frequency Specifications 中選擇Unit 為Hz，給出采樣頻率Fs=1000，；最后在Magnitude Specifications 中選擇Unit 為dB，Apass=1。第四節(jié) FDATOOL設計IIR數(shù)字濾波器我們將以一個IIR 濾波器的設計實例來具體說明使用MATLAB 工具箱的方便。要得到幅頻、相頻響應特性，運算量也是很大的。 Window Specifications選項，當選取采用窗函數(shù)設計，該選項可定義，它包含了各種窗函數(shù)。例如設計帶通濾波器時，可以定義Wstop1(頻率Fstop1處的幅值衰減)、Wpass (通帶范圍內的幅值衰減)、Wstop2(頻率Fstop2處的幅值衰減)。采用窗函數(shù)設計濾波器時，由于過渡帶是由窗函數(shù)的類型和階數(shù)所決定，所以只需定義通帶截止頻率，而不必定義阻帶參數(shù)。它的具體選項由Filter Type選項和Design Method選項決定。如果選擇Minimum Order，則MATLAB根據(jù)所選擇的濾波器類型自動使用最小階數(shù)。Filter Order(濾波器階數(shù))選項，定義濾波器的階數(shù)，包括Specify Order(指定階數(shù))和Minimum Order(最小階數(shù))。Design Method(設計方法)選項，包括IIR濾波器的Butterwotth(巴特沃思)法、Chebyshev在界面的下半部，用來設置濾波器的設計參數(shù)；另一部分則是特性區(qū)，在界面的上半部分，用來顯示濾波器的各種特性。FDATool。FDATool可以設計幾乎所有的常規(guī)濾波器，包括FIR和IIR的各種設計方法。第三節(jié) FDATool介紹和界面設計FDATool(Filter Designamp。橢圓濾波器的選擇性相對前三種是最好的，下降斜度比較大，通帶和阻帶內均為等波紋，同樣的性能指標，橢圓濾波器可以最低的階數(shù)來實現(xiàn)。切比雪I型濾波器的幅頻特性在通帶內有波動，阻帶內單調。)。ylabel(39。ω/π39。grid on。subplot(2,1,2)。切比雪夫II型幅頻響應39。幅度（dB）39。)。xlabel(39。plot(w/pi,20*log10(abs(hw)))。 %返回H(z)的分子分母系數(shù)[hw,w]=freqz(b,a)。 %阻帶最小衰減（單位：dB）[N,Wn]=cheb2ord(Wp,Ws,Rp,Rs)。 %歸一化的阻帶截止頻率Rp=。Wp=2*Flp/Fs。 %抽樣頻率20KHzFlp=2100。)。ylabel(39。ω/π39。grid on。subplot(2,1,2)。切比雪夫I型幅頻響應39。幅度（dB）39。)。xlabel(39。plot(w/pi,20*log10(abs(hw)))。 %返回H(z)的分子分母系數(shù)[hw,w]=freqz(b,a)。 %阻帶最小衰減（單位：dB）[N,Wn]=cheb1ord(Wp,Ws,Rp,Rs)。 %歸一化的阻帶截止頻率Rp=。Wp=2*Flp/Fs。 %抽樣頻率20KHzFlp=2100。設計Chebyshev I型和Chebyshev II型數(shù)字低通濾波器，要求通帶邊界頻率fp=，通帶最大衰減Rp=；阻帶邊界頻率fs=8kHZ，阻帶最小衰減Rs=30dB,采樣頻率為Fs=20kHZ。Fs缺省時默認為2Hz。其中固有頻率Wn必須是歸一化頻率。如果要將歸一化頻率轉換為Hz,則將歸一化頻率乘以采樣頻率的一半。歸一化頻率的范圍在[0, 1]之間。
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