數(shù)字信號處理課程設計--基于dsp的fir數(shù)字濾波器的設計-閱讀頁
2024-11-30 10:45本頁面
【正文】 w nd dnH e h e? ?? ??? ? （ 9） 12 1( n) ( )2 ccjw jw nddw dwwh e eH? ?? ? (10) 如果能夠由已知的 ()jwdhe 求出 (n)dh ，經過 Z 變換可得到濾波器的系統(tǒng)函數(shù)。 然而我們實際設計的濾波器的單位脈沖響應為 h(n)，長度為 N，其系數(shù)函數(shù) H(z)為 10(z) (n)N nnHhz? ???? （ 11） 這樣用一個有限長的序列 h(n)去代替 (n)dh ，肯定會引起誤差，表現(xiàn)在頻域就是通常所說的吉布斯效應。 用窗函數(shù)設計 FIR濾波器的步驟 如果所希望的濾波器的理想的頻率響應函數(shù)為 ? ??jd eH ，則其對應的單位脈沖響應為 ? ? ? ? ?? ???? deeHnh jjdd ??? 21 （ ） 窗函數(shù)設計法的基本原理是用有限長單位脈沖響應序列 ??nh 逼近 ??nhd 。 我們知道，用窗函數(shù)法設計的濾波器性能取決于窗函數(shù) ??n? 的類型及窗口長度 N 的取 13 值。各種類型的窗函數(shù)可達到的阻帶最小衰減和過渡帶寬度見表 。 ? ??jeH 是否滿足要求，要進行演算。如果要觀察細節(jié)，補零點數(shù)增多即可。 FIR 數(shù)字濾波器的 MATLAB的實現(xiàn) Matlab軟件介紹 MATLAB 是美國 MathWorks 公司出品的商業(yè)數(shù)學軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術計算語言和交互式環(huán)境，主要包括 MATLAB和 Simulink兩大部分。 MATLAB和 Mathematica、 Maple并稱為三大數(shù)學軟件。 MATLAB 可 以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連 matlab 開發(fā)工作界面接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等領域。帶通濾波器的指標性能給出如下： 下阻帶邊緣： W1s=? 下通帶邊緣： W1p=? ， Rp=1dB。 15 上阻帶邊緣： W2s=? ， As=60dB。而基于 DSP 實現(xiàn)的數(shù)字濾波器能夠克服修改參數(shù)，這個繁瑣的問題，實現(xiàn)實時濾波實時處理的特性。在用匯編指令進行位碼倒置時，使用位碼倒置尋址可以大大提高程序執(zhí)行速度和使用存儲器 的效率。 （ 2） 實現(xiàn) N 點復數(shù) FFT N 點復數(shù) FFT 算法的實現(xiàn)可以分為一個功能模塊，即第一級蝶形運算，第二級蝶形元算，第三級至2logN 級蝶形運算。然后對平方和進行開平方運算，但是考慮到編程的難度，對于求 FFT變換后的數(shù)據(jù)的最大值，不開平方也可以找到最大值，并對功率譜的結果沒有影響，所以在實際的 DSP編程中省去了開平方的運算。 （ 2） 加載“ ”到主程序， K++處，設置斷點，單機“ Run”運行程序，程序將運行至斷點處停止。 （ 4） 單機“ Animate”運行程序，調整窗口并觀察濾波結果，仿真結果如下： （ 5） 調節(jié) DSP實驗箱上輸入的正弦波的幅值或頻率旋鈕，再次觀察輸入波形，如下圖： 20 由上圖可知，上面窗口為從信號源單元產生的兩個不同頻率的混跌信號，下面的窗口為其經過所設計的低通濾波器，濾波以后輸出的波形，有上下兩個波形圖對比可知，本次設計的 FIR數(shù)字低通濾 波器起到了很好的低通濾波效果。 21 七、 個人總結 這次課程設計花的時間還是挺長的，主要是實驗前沒有好好認真的分析題目。但是由于之前實驗都是已經給了技術指標，只要知道設計濾波器的方法就可以了，而這次的技術 指標需要自己確定。直接修改技術指標，然后再看輸出波形，感覺好像在試運氣一樣。通過對模擬濾波器幅頻響應的直觀觀察，慢慢調整參數(shù)，得到了比較理想的幅頻特性，最終得到比較好的輸出波形。剛開始也是因為沒有搞清楚這些，所以繞了很多彎兒，還以為是濾波器的問題。 通過這一次課程設計，我對設計濾波器的原理和方法有了更系統(tǒng)的認識，而且也順便復習了以前學的的一些知識，把所學的都串聯(lián)在一起，自己弄懂了之后，還幫其他同學解決了一些編程過程中產生的小問題，還是很有成就感的，同時也更加加深了對知識的理解。 22 八、 參考文獻 [1]樓順天，余衛(wèi) .《基于 MATLAB的系統(tǒng)與設計 —— 控制系統(tǒng)》 [M].西安 .西安電子科技大學出版社 . [2]高西全，丁玉美 .《數(shù)字信號處理（第三版）》 .西安：西安電子科技大學出版社 [3]孫家廣，楊長貴 .，《計算機圖形學》， 清華大學出版社， [4] 郭士劍，王寶順，賀志國，楊可心 等 . 數(shù)字信號處理 ,北京：人民郵電出版社 .2020年 12月 [5] 程佩青 . 數(shù)字信號處理教程 .北京：清華大學出版社 .2020年 5月 [6] 羅軍輝 ,羅勇江，白義臣，龐娜 等 . .北京：機械工業(yè)出版社 .2020年 5月 [7] 萬永革 . 數(shù)字信號處理的 MATLAB實現(xiàn) .北京：科學出版社 .2020年 4月 23 附件： 窗口函數(shù)設計 FIR 帶通濾波器的 MATLAB 程序： ws1=*pi,wp1=*pi。ws2=*pi。 tr_width=min((wp1ws1),(ws2wp2))。 Wc1=(ws1+wp2)2*pi。 delta_w=pi/500。ws=*pi。 N=ceil(*pi/tr_width)+1 n=[0:1:N1]。 delta_w=2*pi/10
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