基于labview的虛擬濾波器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2025-08-06 12:33本頁(yè)面
【正文】 不同類(lèi)型與大小的噪聲)情況下，選擇不同的濾波器類(lèi)型(高通、低通、帶通和帶阻)和逼近準(zhǔn)則(巴特沃思法、切比雪夫Ⅰ型法、切比雪夫Ⅱ型法、橢圓濾波器法和貝塞爾濾波器法等)以及窗函數(shù)加權(quán)法和不同的濾波參數(shù)時(shí)FIR濾波器輸出波形變化。我將演示含有噪音的信號(hào)經(jīng)濾波器后的濾波效果，仿真真實(shí)的濾波器進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞： 虛擬儀器，濾波器，DAQ，頻率1 目錄基于Labview的虛擬濾波器設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表 III摘要 V一 設(shè)計(jì)任務(wù)描述 1 ：基于Labview的濾波器設(shè)計(jì) 1 ： 1 二 設(shè)計(jì)思路 2 三 設(shè)計(jì)方框圖 3 IIR濾波器設(shè)計(jì)圖 3 FIR濾波器設(shè)計(jì)圖 4 四 設(shè)計(jì)原理 5 DAQ采集模塊 5 輸入模擬信號(hào)和噪音模塊 5 輸入信號(hào) 5 IIR濾波器 5 濾波器類(lèi)型 5 5 FIR濾波器 6 窗 6 幅值、相位的設(shè)計(jì) 7 五 程序設(shè)計(jì) 8 8 控件 8 程序 8 FIR IIR選擇設(shè)置 11 濾波器 11 IIR 濾波器 11 FIR濾波器 12 調(diào)試控件 12 IIR 調(diào)試控件 12 FIR 調(diào)試控件 13 顯示控件 14 FIR 顯示控件 14 幅值相位相關(guān)計(jì)算控件 15 六 工作過(guò)程分析 17 IIR 濾波器工作過(guò)程 17 FIR 濾波器工作過(guò)程 17 FIR 濾波過(guò)程 17 FIR 濾波過(guò)程中幅值、相位的變化過(guò)程 18 七 設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題 19 小結(jié) 21 致謝 22 參考文獻(xiàn) 23 附錄1 24 基于Labview的虛擬信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)一 設(shè)計(jì)任務(wù)描述：基于Labview的濾波器設(shè)計(jì)：(1)IIR濾波器：演示在不同輸入波形(正弦波、直流波、三角波、鋸尺波或方波，可設(shè)置信號(hào)頻率、幅值、采樣頻率、采樣點(diǎn)數(shù)等參數(shù)，且可加入不同類(lèi)型與大小的噪聲)情況下，選擇不同的濾波器類(lèi)型(高通、低通、帶通和帶阻)和逼近準(zhǔn)則(巴特沃思法、切比雪夫Ⅰ型法、切比雪夫Ⅱ型法、橢圓濾波器法和貝塞爾濾波器法等)以及相應(yīng)的濾波參數(shù)時(shí)IIR濾波器輸出波形變化。(3)系統(tǒng)具有交互式友好界面，并可以根據(jù)工程要求方便的選擇各種不同的實(shí)用型數(shù)字濾波器。根據(jù)用戶(hù)需用的波形及參數(shù)，將用示波器輸出所需波形，經(jīng)DAQ采集數(shù)據(jù)后在示波器上顯示。在我的設(shè)計(jì)中我選用了高斯白噪音為例進(jìn)行了研究。 低通濾波器：它允許信號(hào)中的低頻或直流分量通過(guò)，抑制高頻分量或干擾和噪聲。 帶通濾波器：它允許一定頻段的信號(hào)通過(guò)，抑制低于或高于該頻段的信號(hào)、干擾和噪聲。該響應(yīng)非常平坦，接近DC信號(hào)，然后慢慢衰減至截止頻率點(diǎn)為3dB，最終逼近20ndB/decade的衰減率，其中n為濾波器的階數(shù)。貝塞爾響應(yīng)除了會(huì)改變依賴(lài)于頻率的輸入信號(hào)的幅度外，濾波器還會(huì)為其引入了一個(gè)延遲。就像巴特沃斯響應(yīng)利用通帶最大化了幅度的平坦度一樣，貝塞爾響應(yīng)最小化了通帶的相位非線性。如果你可以接受通帶具有一些紋波，就可以得到比巴特沃斯濾波器更快速的衰減。其中兩個(gè)表格用于切貝雪夫響應(yīng)∶；另一個(gè)用于1dB最大通帶紋波。矩形窗使用最多，習(xí)慣上不加窗就是使信號(hào)通過(guò)了矩形窗?！?) 三角窗三角窗亦稱(chēng)費(fèi)杰（Fejer）窗，是冪窗的一次方形式。3) 漢寧（Hanning）窗漢寧窗又稱(chēng)升余弦窗，漢寧窗可以看作是3個(gè)矩形時(shí)間窗的頻譜之和，或者說(shuō)是 3個(gè) sine（t）型函數(shù)之和，而括號(hào)中的兩項(xiàng)相對(duì)于第一個(gè)譜窗向左、右各移動(dòng)了 π/T，從而使旁瓣互相抵消，消去高頻干擾和漏能。 4) 海明（Hamming）窗海明窗也是余弦窗的一種，又稱(chēng)改進(jìn)的升余弦窗。海明窗加權(quán)的系數(shù)能使旁瓣達(dá)到更小。海明窗與漢寧窗都是很有用的窗函數(shù)。高斯窗譜無(wú)負(fù)的旁瓣，第一旁瓣衰減達(dá)一55dB。對(duì)于窗函數(shù)的選擇，應(yīng)考慮被分析信號(hào)的性質(zhì)與處理要求。不同的窗函數(shù)對(duì)信號(hào)頻譜的影響是不一樣的，這主要是因?yàn)椴煌拇昂瘮?shù)，產(chǎn)生泄漏的大小不一樣，頻率分辨能力也不一樣。(矩形窗主瓣窄，旁瓣大，頻率識(shí)別精度最高，幅值識(shí)別精度最低；布萊克曼窗主瓣寬，旁瓣小，頻率識(shí)別精度最低，但幅值識(shí)別精度最高) 幅值、相位的設(shè)計(jì)想要得到選擇濾波器的相關(guān)性能，則需在有限長(zhǎng)單位沖激函數(shù)的激勵(lì)下，顯示器相應(yīng)的幅值，相位情況，計(jì)算幅值是用20log DB 作為顯示，計(jì)算相位是用虛擬儀器中的展開(kāi)相位功能進(jìn)行顯示，通過(guò)對(duì)輸入波，濾后波，及窗濾波器本身的幅值，相位特性的顯示，便于觀察，計(jì)算和比較。
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