基于matlab語言的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)本科論文-文庫吧資料
2024-10-16 14:16本頁面
【正文】 e se sTss TT111121ta n h????????????；最后將 S1 平面按 esz T1? 映射到 Z 平面得到 zzs 1111 ????? （ 4） 雙線性變換設(shè)計(jì) IIR 數(shù)字濾波器的具體步 驟： 確定數(shù)字濾波器性能指標(biāo) ?p 、 ?s 、 Ap 、 As 。 [b,a]=lp2lp(Bp,Ap,Wn)。)%返回模擬濾波器的最小階數(shù) N %和 butterworth 濾波器固有頻率 Wn,其中 Wp 和 Ws 以弧度為單位 [z,p,k]=buttap(N)。 [N,Wn]=buttord(wp,ws,Rp,Rs,39。 Fs=10000。 Rp=3。 程序如下： 6 %example wp=2020*2*pi。 3 兩種 不同的設(shè)計(jì)方法 [69] （ 1）用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì) IIR 數(shù)字濾波器的基本原理 從時(shí)域響應(yīng)出發(fā)，使求得的數(shù)字濾波器的單位脈沖響應(yīng) ??nh 等于模擬濾波器的單位沖激響應(yīng) ??th 的抽樣值。若設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器是低通的，上述的過程可以結(jié)束，若設(shè)計(jì)的是高通、帶通或 者是帶阻濾波器，那么還需要下面的步驟：將高通、帶通或帶阻數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為低通模擬濾波器的技術(shù)指標(biāo)，然后設(shè)計(jì)出低通 ??sH ，再將 ??sH 轉(zhuǎn)換為 ??zH 。 (2)根據(jù)轉(zhuǎn)換后的技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)模擬低通濾波器 ??sH ( ??sH 是低通濾波器的傳遞函數(shù) )。例如，低通、高通、帶通、帶阻等濾波器。如果在 s 平面上逼近就得到模擬濾波器，如果在 z 平面上逼近，則得到數(shù)字濾波器。FIR 濾波器利用函數(shù) filter 對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。其輸出僅與當(dāng)前及其以前的輸入有關(guān)，與輸出無關(guān)，不存在著輸出對(duì)輸入的反饋，這種結(jié)構(gòu)通常稱為非遞歸結(jié)構(gòu)。 對(duì)于 FIR 系統(tǒng)，由于它的 ??nh 為有限長，若已知輸入 ??nx ，顯然可通過卷積公式（ 1）直接計(jì)算輸出 ??ny 。另外，由于IIR 系統(tǒng)中至少有一個(gè) 0?ak ，其差分方程表達(dá)式（設(shè) 10?a ）為 )()()(01 knxbknyany k knk k ????? ????? （ 2） 由上式看出其輸出不但與輸入有關(guān)，還與以前的輸出及其加權(quán)值有關(guān)，即 系統(tǒng)中存在著輸出對(duì)輸入的反饋。掌握濾波器的設(shè)計(jì)技術(shù)和原理能為在通信領(lǐng)域、信號(hào)處理領(lǐng)域等諸多領(lǐng)域中對(duì)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)提供技術(shù)和準(zhǔn)備，這不僅具有重要的理論意義同時(shí)還具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。希望利用 MATLAB強(qiáng)大的計(jì)算 功能進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，可以快速有效的設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器，大大的簡(jiǎn)化了計(jì)算量，直觀簡(jiǎn)便。我們平時(shí)所要設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器，階數(shù)和類型并不一定是完全給定的，很多時(shí)候都是要根據(jù)設(shè)計(jì)要求和濾波效果不斷的調(diào)整，以達(dá)到設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。全國有 100 來所高等院校從事 DSPamp。此外，他們還在進(jìn)行 Mojave 項(xiàng)目的開發(fā)工作，力圖采用運(yùn)行時(shí)重構(gòu)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別應(yīng)用。 目前，國外有許多院校和科研機(jī)構(gòu)在研究基于 FPGA 的 DSP 應(yīng)用，比較突出的有Denmark 大學(xué)的研究小組正在 從事 FPGA 實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器的研究。數(shù)字濾波器是具有某種特定頻率特性的線性時(shí)不變系統(tǒng)。 所謂數(shù)字濾波 [3]，是指其輸入、輸出均為數(shù)字信號(hào)，通過 一定的運(yùn)算關(guān)系改變輸入信號(hào)所含的頻率成分的相對(duì)比例或?yàn)V除某些頻率成分，達(dá)到提取和加強(qiáng)信號(hào)中的有 3 用成分，消弱無用的干擾成分的目的。 濾波器，顧名思義，是指用來對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波的硬件或軟件。FIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)問題實(shí)質(zhì)上是確定能滿足所要求的轉(zhuǎn)移序列或脈沖響應(yīng)的常數(shù)的問題，設(shè)計(jì)方法主要有窗函數(shù)法、頻率采樣法和等波紋最佳逼近法等。 MATLAB 軟件是 mathworks 公司開發(fā)的一種設(shè)計(jì)軟件，該軟件具有使用簡(jiǎn)單、方便、易編程、語言簡(jiǎn)練的特點(diǎn)，同時(shí)具有強(qiáng)大的數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、圖形繪制、數(shù)據(jù)處理等功能。利用 FPGA 可以進(jìn)行重復(fù)配置高精度的 FIR數(shù)字 濾波器設(shè) 計(jì) , 使用 VHDL 硬件描述語言可以很方便地改變?yōu)V波器的系數(shù)和階數(shù)以及實(shí)現(xiàn)大量的卷積運(yùn)算算法。 FIR 數(shù)字濾波器是數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中最基本的元件 , 其嚴(yán)格的線性相位特性 , 對(duì)于高保真的信號(hào)處理 , 如語音處理、數(shù)據(jù)處理和測(cè)試等是十分重要的。 IIR 數(shù)字濾 波器基本技術(shù)是利用復(fù)值映射把熟知的模擬低通濾波器轉(zhuǎn)化成數(shù)字濾波器。在數(shù)字信號(hào)處理中，數(shù)字濾波器占有非常重要的地位。 關(guān)鍵詞 ：數(shù)字濾波器； MATLAB； IIR； FIR 中圖分類號(hào)： TN713 Digital Filter Design Based on MATLAB Abstract :This paper introduces the realizing process of IIR digital filter based on MATLAB， presents all example of butterworth filter， simulation has demonstrated the correctness of consequence， the process has a strong versatility． Meantime this paper proposes the method of using window function to design FIR filter based on MATLAB, according to the design basic principle of FIR digital filter. In the paper, the simulation result shows that the designed filter can meet the requirements very well and the design procedure is simple and practical. Key words :digital filter design ； MATLAB ； IIR ； FIR
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