基于matlab的iir數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)-閱讀頁
2025-07-11 04:46本頁面
【正文】 ，我們發(fā)現(xiàn)它將兩項(xiàng)不同參數(shù)的濾波器進(jìn)行比較filter1為6階的，而filter2為12階的，因?yàn)槭荌IR濾波器的設(shè)計(jì)，所以兩者都不是線性相位的，這是對(duì)同一個(gè)傳遞函數(shù)以不同參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)比較，從而選出最優(yōu)化的設(shè)計(jì)。這樣一個(gè)模塊可以直接用于信號(hào)傳輸中濾波器模塊的建立。 （面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)）SPTool是MATLAB信號(hào)處理工具箱中自帶的交互式圖形用戶界面工具，它包含了信號(hào)處理工具箱中的大部分函數(shù)，可以方便快捷地完成對(duì)信號(hào)、濾波器及頻譜的分析、設(shè)計(jì)和瀏覽，因此只需要操作界面就可以載入，觀察，分析，和打印數(shù)字信號(hào)，分析和設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器。借助其可以： ①設(shè)計(jì)和編輯各種長(zhǎng)度和類型并具有標(biāo)準(zhǔn)配置的 FIR 和 IIR 濾波器 ②查看設(shè)計(jì)或?qū)氲臑V波器的特性，包括其幅度響應(yīng)、相位響應(yīng)、群延遲、極點(diǎn)零點(diǎn)圖、沖激 響應(yīng)和階躍響應(yīng)等 ③將濾波器應(yīng)用于選定的信號(hào)使用不同頻譜估計(jì)方法進(jìn)行頻域數(shù)據(jù)的圖形化分析，其中包括 Burg、FFT、多正弦窗 (MTM)、MUSIC、特征向量、Welch 和 YuleWalker AR 。 f= sin(2*pi*t*40)+sin(3*pi*t*50)+sin(2*pi*t*100)。 此時(shí)，變量Fs、t、s將顯示在workspace列表中。（2）單擊Filters列表下的New，按照參數(shù)要求設(shè)計(jì)出濾波器filt1（3）將濾波器filt1應(yīng)用到f信號(hào)序列。在Signals中選濾波后的信號(hào)信號(hào)3，單擊Spectra下的Create按鈕，在彈出的Spectra Viewer 界面中選擇Method為FFT，Nfft=512，單擊Apply按鈕生成濾波后信號(hào)的頻譜。 分別選中原信號(hào)f、濾波后信號(hào)3，信號(hào)3的頻譜 ，單擊各自列表下方的View按鈕，即可觀察他們的波形，,。說明濾波的效果比較理想。4．濾波器設(shè)計(jì)方法總結(jié)在對(duì)濾波器實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，運(yùn)用函數(shù)設(shè)計(jì)法，整個(gè)過程的運(yùn)算量是很大的。它需要反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，而且需要設(shè)計(jì)者憑借經(jīng)驗(yàn)設(shè)定參數(shù)，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)候要根據(jù)設(shè)計(jì)要求和濾波效果不斷地調(diào)整，以達(dá)到設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。因此，基于對(duì)象的信號(hào)處理工具FDATool，F(xiàn)vtool以及Sptool界面設(shè)計(jì)濾波器，可以有效的的解決這一問題，它不僅減少了設(shè)計(jì)復(fù)雜度，而且還為用戶提供了一個(gè)便于分析和觀察的界面。我們可以根據(jù)原信號(hào)的特點(diǎn)，在Sptool界面中設(shè)計(jì)我們所需要的濾波器的特性，來對(duì)原信號(hào)進(jìn)行處理，它能有效滿足信號(hào)處理要求，因此我們常常會(huì)選擇這種更加優(yōu)化的方式來設(shè)計(jì)濾波器。在這個(gè)環(huán)境中，我們可以利用鼠標(biāo)或著箭盤，完成面向框圖系統(tǒng)仿真的全部過程，并且可以更加直觀，快速和準(zhǔn)確的達(dá)到方針的目標(biāo)。 2 Simulink仿真框圖設(shè)計(jì) 使用Simulink來仿真，要經(jīng)過以下步驟：（1） 環(huán)節(jié)庫及輸入（2） 環(huán)節(jié)的連接（3） 環(huán)節(jié)參數(shù)的設(shè)定（4） 仿真框圖的運(yùn)行：現(xiàn)在我們就以上設(shè)計(jì)步驟來具體設(shè)計(jì)關(guān)于IIR數(shù)字濾波器的信號(hào)傳輸過程：我們首先確定仿真的模型，信號(hào)源：*（5+4*sin（20t））*cos（20t），將這個(gè)模擬信號(hào)源，然后與信號(hào)W1（t）和W2（t）相加（這里W1（t）為離散正弦信號(hào)，幅度為2，而W2(t)是一個(gè)高斯白噪聲信號(hào)作為干擾源，它的均值為0，），這樣相加之后，成為一個(gè)混合信號(hào)，使其通過一個(gè)IIR數(shù)字帶通濾波器，用這個(gè)濾波器來濾除我們所需要的頻段信號(hào)，是輸出信號(hào)的頻率在15到25HZ內(nèi)。我們首先打開simulink工具箱，并且建立一個(gè)Model，在這個(gè)空白Model中進(jìn)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(biāo)，將正弦信號(hào)源和常量信號(hào)源拉到Model中，然后在Signal Prosessing Blockset中分別找到DSP離散正弦信號(hào)源和噪聲信號(hào)源拉到Model中，在Commonly Used Blocks中分別找到乘法器和加法器以及示波器，在countinuous中找到積分器，然后把需要用來設(shè)計(jì)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。我們注意到，模型中需要兩個(gè)示波器，Scope1用來顯示抽樣信號(hào)加了高斯噪聲信號(hào)和DSP正弦離散信號(hào)后的混合信號(hào)的波形，而Scope2我們將其設(shè)計(jì)為一個(gè)雙蹤示波器，用來顯示濾波后的信號(hào)波形，和我們需要的原始抽樣信號(hào)波形。■IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)模塊在建立這個(gè)模型中，我們需要設(shè)計(jì)的IIR數(shù)字帶通濾波器是一個(gè)10階的橢圓濾波器，通頻帶為1520HZ，我們不妨用FDATool這個(gè)工具包來實(shí)現(xiàn)它，在FDATool界面中我們首先在Response Type中選擇Band pass帶通濾波器類型，因?yàn)閑lliptic橢圓濾波器具有等紋波的通頻帶、等紋波的抑止頻帶、狹窄帶的過渡頻特性，所以在Design Method中選擇IIR elliptic橢圓濾波器的設(shè)計(jì)類型，在其右邊的Filter Order 中選擇濾波器的階數(shù)為10階，因?yàn)檫x擇elliptic橢圓濾波器類型所以下面的Option就不必選擇，然后確定Frequency Specifications，選擇Fs采樣頻率為1000HZ, 為了得到我們需要所需要的信號(hào)頻段，因此選擇一個(gè)狹窄的通帶范圍從15HZ到25HZ，最后為了盡可能濾除理想的信號(hào)，在其右邊的Magnitude ,和Astop阻帶最大衰減為80dB， IIR數(shù)字濾波器的參數(shù)設(shè)定 本文再次用到FDATool界面設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器，說明它在設(shè)計(jì)過程中是很方便和快捷的。但是不可否認(rèn)的是，設(shè)計(jì)的IIR數(shù)字濾波器濾波效果依然明顯，它有效地濾除了頻帶外的干擾信號(hào)。綜上所述，利用Matlab的信號(hào)處理工具及其simulink仿真工具包箱能夠方便快捷地設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)各種濾波器，是信號(hào)波形更加直觀，本文用FDATool工具箱，信號(hào)處理函數(shù)以及專門用于濾波器設(shè)計(jì)的工具界面fvtool與sptool來編寫程序來設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器，充分利用了MATLAB的交互性好的特點(diǎn)，而且最后用到了simulink仿真工具箱來實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸和濾波器的設(shè)計(jì)，將濾波器的設(shè)計(jì)置于一個(gè)新的平臺(tái)，這對(duì)于研究信號(hào)的傳輸和處理有著極其重要的作
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1