基于simulink的數(shù)字濾波器的仿真

1、1基于基于Simulink的數(shù)字濾波器的仿真的數(shù)字濾波器的仿真徐澤暉王忠（四川大學(xué)通信工程系610065）摘要：摘要：介紹數(shù)字濾波器的定義、分類及實(shí)現(xiàn)方法。討論IIR濾波器、FIR濾波器的設(shè)計方法以及如何運(yùn)用MATLAB中的DSPBlockset工具箱設(shè)計數(shù)字濾波器。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：IIR濾波器；FIR濾波器；DSP1引言數(shù)字濾波器，是指輸入、輸出均為數(shù)字信號，通過一定運(yùn)算關(guān)系改變輸入信號所含頻率成分的相對比例或者濾除某些頻率成分的器件

2、。數(shù)字濾波器在數(shù)字信號處理的各種應(yīng)用中發(fā)揮著十分重要的作用，它是通過對抽樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算處理來達(dá)到頻域?yàn)V波的目的。數(shù)字濾波器從實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或者從單位脈沖響應(yīng)分類可以分成無限脈沖響應(yīng)（IIR）和有限脈沖響應(yīng)（FIR）濾波器。MATLAB中的DSPBlockset工具箱提供完整豐富的模塊范例函數(shù)庫，以進(jìn)行數(shù)字信號系統(tǒng)（DSPSystem）的設(shè)計、模擬與快速原型化（rapidprototyping）?？蛇m用于建立古典（classical）

3、、多速率（multirate）、適應(yīng)性（adaptive）的濾波器。MATLAB的DSPBlockset工具箱的兩個基本組成就是濾波器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)部分以及譜分析部分。工具箱提供了豐富而簡便的設(shè)計，實(shí)現(xiàn)FIR和IIR的方法，是原來繁瑣的程序設(shè)計簡化成函數(shù)的調(diào)用。2.2.典型IIRIIR數(shù)字濾波器的設(shè)計雙線性變換法為了克服沖激響應(yīng)不變法的頻率混疊現(xiàn)象，需要使s平面與z平面建立一一對應(yīng)的單值映射關(guān)系，即求出s=f（z），然后將它帶入H（s），

4、就可以求得H（z），即H（z）=H（s）|s=f（z）（1）為了克服多值映射這一缺點(diǎn)，我們首先把整個s平面壓縮變換到某一中介的s1平面的一條橫帶里，其次再通過上面討論過的標(biāo)準(zhǔn)變換關(guān)系z=es1T將此橫帶變換到整個z平面上去，這樣就使s平面與z平面是一一對應(yīng)的關(guān)系，消除了多值變換性，也就消除了頻譜混疊現(xiàn)象。例如試用雙線性變換法設(shè)計一個ChebyshevⅡ高通濾波器，使其幅頻特性逼近一個具有以下技術(shù)指標(biāo)的模擬ChebyshevⅡ高通濾波器：

5、Ws=2pi1kHz，Wp=2pi1.4kHz，在Ws處的最小衰減為15dB，在Wp處的最大衰減不超過0.3dB，抽樣頻率為20kHz。MATLAB程序?yàn)閣s=2pi1000ws1=ws2piwp=2pi1400wp1=wp2pi3beta=0.1102(608.7)kaiw=Kaiser(n1beta)b=fir1(nw’stop’kaiw)[hw]=freqz(b15122)plot(w20log10(abs(h)))gridxla

6、bel(‘頻率（歸一化）’)ylabel((‘幅度dB’))帶阻濾波器幅頻特性實(shí)現(xiàn)如圖2所示。圖2帶阻濾波器幅頻特性4.4.數(shù)字濾波器的仿真及實(shí)現(xiàn)DSPBlockset提供了200多個高級DSP和數(shù)學(xué)函數(shù)，包括變換、矩陣運(yùn)算、FIR、IIR、自適應(yīng)和多速率濾波、譜分析和實(shí)時數(shù)據(jù)IO所有這些都是高效的基于幀的實(shí)現(xiàn)。DSPBlockset對于開發(fā)語音、音頻和基帶通信算法、基于傳感器的信號處理應(yīng)用都是非常理想的。利用這個具有強(qiáng)大功能軟件MAT

7、LAB中專為數(shù)字信號處理（DSP）而設(shè)計的工具箱DSPBlockset對數(shù)字濾波器進(jìn)行仿真。本文通過調(diào)用Simulink中的功能模塊構(gòu)成數(shù)字濾波器的仿真框圖在仿真過程中可以雙擊各功能模塊隨時改變參數(shù)獲得不同狀態(tài)下的仿真結(jié)果。例如構(gòu)造以基波為主的原始信號x（t）=5sin(100πｔ)2sin(200πｔ)sin(300πｔ)通過Simulink環(huán)境下的DigitalFilterDesign(數(shù)字濾波器設(shè)計)模塊中的DSPBlockset