課程設(shè)計---橢圓濾波器的設(shè)計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 摘要4</b></p><p><b>　　第二章 引言4</b></p><p>　　第三章 基本原理4</p><p>　　第四章 設(shè)計過程5</p><p&

2、gt;　　4.1橢圓濾波器設(shè)計結(jié)構(gòu)圖5</p><p>　　4.2設(shè)計橢圓數(shù)字濾波器的步驟6</p><p>　　第五章 程序和仿真圖8</p><p>　　5.1低通濾波器設(shè)計程序8</p><p>　　5.2帶通濾波器設(shè)計程序10</p><p>　　5.3高通濾波器設(shè)計程序10</p>

3、<p>　　5.4信號的仿真圖12</p><p><b>　　第六章 結(jié)語14</b></p><p><b>　　心得體會14</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)14</b></p><p><b>　　第一章 摘要</b>

4、</p><p>　　本文通過利用MATLAB濾波器設(shè)計函數(shù)直接實現(xiàn)測幅頻響應(yīng)曲線的設(shè)計，介紹了加窗的FIR低通濾波器的基本理論和設(shè)計思想，通過對MATLAB仿真軟件的認(rèn)真學(xué)習(xí)，可用通過軟件仿真實現(xiàn)自己想要的結(jié)果，并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析和處理。詳細(xì)介紹了在基于MATLAB設(shè)計加窗的FIR濾波器過程中常用到的工具和命令。</p><p><b>　　第二章 引言</b>&

5、lt;/p><p>　　數(shù)字濾波器設(shè)計在電子工程、應(yīng)用數(shù)學(xué)和計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域都是非常重要的內(nèi)容。設(shè)計濾波器的方法有多種，窗函數(shù)設(shè)計技術(shù)是FIR濾波器設(shè)計的主要方法之一，由于其運算簡便，物理意義直觀，這種方法已經(jīng)成為廣大DSP工程師在工程實際當(dāng)中應(yīng)用最廣泛的方法。</p><p>　　FIR濾波器在通信，圖像處理，模式識別等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。IIR數(shù)字濾波器方便簡單，單它相位的非線性，要求采用

6、全球網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相位校正，且穩(wěn)定性難以保障。FIR濾波器具有很好的線性相位特性，使它越來越受到廣泛的重視。</p><p><b>　　第三章 基本原理 </b></p><p><b>　　3.1 設(shè)計原理</b></p><p>　　窗函數(shù)法又稱傅里葉級數(shù)法。FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計問題就是要所設(shè)計的FIR數(shù)字濾波器的頻率響

7、應(yīng)。從單位取樣響應(yīng)序列來看，就是使所設(shè)計濾波器的逼近理想單位取樣響應(yīng)序列。而且</p><p>　　= （1）</p><p><b>　　（2）</b></p><p>　　通常情況下，理想的選頻濾波器的是逐段恒定的，且在頻帶邊界處有不連續(xù)點，因此序列是無限長的所以上面求的式子使不能用的。這是因為：（1)濾波器的單位取樣響應(yīng)是

8、無限列長的，n/從無法求和；（2）由于是從開始，所以是非因果的，且不能用無限的延時來實現(xiàn)它。</p><p>　　采取如下方法，來解決上述問題：</p><p>　　1 用有限項來逼近無限項和：</p><p>　　2 將有限長的進(jìn)行的有限延時，從而由非因果系統(tǒng)得到因果系統(tǒng)。</p><p>　　這種直接截取無限列長序列以得到有限長序列的

9、辦法，可以形象地比喻為通過一個窗口所看到的一段。因此也可以表達(dá)為和一個窗函數(shù)的乘積，。</p><p>　　經(jīng)過加窗處理后對理想特性會產(chǎn)生以下三點影響：</p><p>　　使理想頻率特性不連續(xù)邊沿加寬，形成一個過渡帶，過渡帶的寬度等于的主瓣寬度；</p><p>　　在截止頻率的兩旁的地方（即過渡帶兩旁），出現(xiàn)最大的肩峰值，最大肩峰值的兩側(cè)，形成長長的余振他們?nèi)Q

10、于窗口的副瓣，副瓣越多，余振也越多，副瓣相對值越大，則肩峰越強。</p><p>　　增加窗函數(shù)的長度，只能減小窗函數(shù)的幅度頻率特性的主瓣寬度，而不能減小主瓣和旁瓣的相對值，該值取決于窗函數(shù)的形狀。</p><p>　　綜上所述，在設(shè)計FIR數(shù)字濾波器時，可以通過選擇窗函數(shù)的形狀和窗函數(shù)列長度設(shè)計過程進(jìn)行控制。</p><p>　　3.2 窗函數(shù)的選擇</p&

11、gt;<p>　　本實驗采用矩形窗和漢寧窗進(jìn)行FIR低通濾波器加窗效應(yīng)分析，觀測不同窗口長度下信號幅頻響應(yīng)的特點。</p><p>　　矩形窗（Rectangle Window)</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　頻率響應(yīng)為：</b></p><p&g

12、t;<b>　　（4）</b></p><p>　　主瓣寬度為，第一旁瓣比主瓣低12dB,最小主瓣衰減21dB。</p><p>　　漢寧窗（Hanning Window 也稱升余弦窗）</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　?。?）</b>&l

13、t;/p><p>　　式中為矩形窗幅度函數(shù)。當(dāng)>>1時，,</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　漢寧窗的幅度函數(shù)由三部分相加，使能量更集中在主瓣上，主瓣寬度為，第一旁瓣比主瓣低31dB,阻帶最小衰減44dB。</p><p><b>　　3.3 設(shè)計步驟</b>

14、</p><p>　　用窗函數(shù)設(shè)計FIR數(shù)字濾波器的步驟：</p><p>　　給定要求的頻率響應(yīng)函數(shù);</p><p><b>　　計算；</b></p><p>　　根據(jù)過渡帶寬及阻帶最小衰減的要求，選定窗的形狀以及窗的大小N,N可通過多次嘗試后進(jìn)行最優(yōu)確定；</p><p>　　根據(jù)所選擇的

15、合適窗函數(shù)來修正，得到所設(shè)計的FIR數(shù)字濾波器的單位取樣響應(yīng)，=0,1,2,……,N-1</p><p>　　第四章 命令介紹</p><p><b>　　第六章 結(jié)語</b></p><p>　　數(shù)字濾波器的應(yīng)用十分廣泛，利用Matlab語言，很容易地設(shè)計地設(shè)計出數(shù)字橢圓濾波器，數(shù)字橢圓濾波器可以用較少的階數(shù)獲得很高的選擇特性，在相位要求

16、不敏感的場合，如語音信號處理等，適合用數(shù)字橢圓濾波器。在設(shè)計過程中可以對比濾波器的特性，隨時更改參數(shù)，已達(dá)到濾波器設(shè)計的最優(yōu)。</p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　通過整個設(shè)計過程，讓我感觸最深的就是功能的強大性與掌握編程各種函數(shù)和語句的重要性。當(dāng)然首先要了解所要編程運行的對象的原理。在課程設(shè)計的過程中，我深深的感受到我們所學(xué)的東西太少了

17、，需要學(xué)習(xí)的東西太多了，真的是學(xué)無止境。學(xué)習(xí)的過程是艱辛的，但是同時也是快樂的，讓我們大家朝著自己各自的目標(biāo)努力奮斗，努力學(xué)習(xí)吧，快樂生活，快樂學(xué)習(xí)，終將一天我們會成功的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 陳后金主編. 數(shù)字信號處理. 機(jī)械工業(yè)出版社，2005年</p><p>　　2 陳亞勇等編著.mat