數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)(留存版)

　　

【正文】 意義 .................................................................................................... 數(shù)字濾波器的優(yōu)勢(shì) ................................................................................................ 本文主要工作內(nèi)容 ................................................................................................3 第二章數(shù)字濾波器基本原理 ............................................................................................ 數(shù)字濾波器的基本理論 ........................................................................................ 數(shù) 字 濾 波 器 的 結(jié) 構(gòu) 及 原理 .................................................................................... 濾 波 器 的 結(jié) 構(gòu) 及原理 ........................................................................... 濾 波 器 的 結(jié) 構(gòu) 及 原理 .......................................................................... 數(shù) 字 濾 波 器 的 實(shí) 現(xiàn) 結(jié)構(gòu) ................................................................................. 直接性結(jié)構(gòu) .................................................................................................. 級(jí) 聯(lián) 型 結(jié)構(gòu) .................................................................................................. 并 聯(lián) 型 結(jié)構(gòu) .................................................................................................. 脈沖響應(yīng)不變法的IIR 濾 波 器 設(shè)計(jì) ....................................................................7 第三章 數(shù) 字 帶 通 濾 波 器 的 MATLAB 仿真 ................................................................... 數(shù) 字 濾 波 器 的 MATLAB 設(shè) 計(jì) 簡(jiǎn)介 ..................................................................... 界 面 設(shè)計(jì) ......................................................................................... 程 序 設(shè) 計(jì)法 .................................................................................................. 設(shè)計(jì)及仿真 ............................................................................................................ 設(shè)計(jì)要求 ...................................................................................................... 設(shè)計(jì)程序 ...................................................................................................... 仿真結(jié)果及分析 ........................................................................................10 心得體會(huì) ............................................................................................................................12 第一章緒論 研究目的及意義 幾乎在所有的工程技術(shù)領(lǐng)域中都會(huì)涉及到信號(hào)的處理問題，其信號(hào)表現(xiàn)形式有電、磁、機(jī)械以及熱、光、聲等。相對(duì)于模擬濾波器，數(shù)字濾波器在體積、重量和性能方面的優(yōu)勢(shì)己越來越明顯。 圖 在直接型實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中，因?yàn)V波器階數(shù)的增高會(huì)造成系數(shù)的更大分散，因而圖中所示的 IIR 實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)通常并不會(huì)是直接使用。將 Ha(s)進(jìn)行拉普拉斯反變換，即可得到 Sit ha(t) Aeu(t) （ 215） ii 1N式中， u(t)是單位階躍函數(shù)。 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的一般方法是先設(shè)計(jì)低通模擬濾波器，進(jìn)行頻率變換，將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的（高通，帶通等）模擬濾波器，在轉(zhuǎn)換為帶通數(shù)字濾波器，由模擬濾波器設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的方法。ws=[wslws2]。ff3=700。%找出大于 y 的個(gè)數(shù)的最大的 2 的指數(shù)值（自動(dòng)進(jìn)算最佳 FFT步長(zhǎng) nfft） %nfft=1024。信號(hào)幅值譜 39。信號(hào)功率譜 39。 功 率 譜 密 度39。數(shù)字濾波器的原理如圖所示，它的核心是數(shù)字信號(hào)處理器。所謂數(shù)字濾波，是指其輸入、輸出均為數(shù)字信號(hào)，通過一定的運(yùn)算關(guān)系改變輸入信號(hào)所含的頻率成分的相對(duì)比例或?yàn)V除某些頻率成分，達(dá)到提取和加強(qiáng)信號(hào)中的有用成份，消弱無用的干擾成份的 目的。比如西北工業(yè)大學(xué)和國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)的 ATR實(shí)驗(yàn)室采用了 FPGA可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)載圖像處理和自 動(dòng)目標(biāo)識(shí)別，主要是利用該系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)雜的卷積運(yùn)算，同時(shí)利用它的可變?nèi)嵝詠磉_(dá)到自適應(yīng)的目的。加州大學(xué)洛杉磯分校的研究小組采用運(yùn)行時(shí)重構(gòu)技術(shù)開發(fā)了一種視頻通訊系統(tǒng)，該系統(tǒng)用一片 FPGA 可每幀重構(gòu)四次完成視頻圖像壓縮和傳送的操作。 我國(guó)在 DSP 技術(shù)起步較早，產(chǎn)品的研究開發(fā)成績(jī)斐然，基本上與國(guó)外同步發(fā)展，而在 FPGA 方面起步較晚。數(shù)字信號(hào)處理(DigitalsignalProcessing， DSP)與模擬信號(hào)處理相比有許多優(yōu)點(diǎn)，如相對(duì)于溫度和工藝的變化數(shù)字信號(hào)要比模擬信號(hào)更穩(wěn)健，在數(shù)字表示中，精度可以通過改變信號(hào)的字長(zhǎng)來更好地控制，所以 DSP 技術(shù)可以在放大信號(hào)的同時(shí)去除噪聲和干擾，而在模擬信號(hào)中信號(hào)和噪聲同時(shí)被放大，數(shù)字信號(hào)還可以不帶誤差地被存儲(chǔ)和恢復(fù)、發(fā)送和接收、處理和 操縱。 通過這次課程設(shè)計(jì)，我一方面在數(shù)字信號(hào)處理方面學(xué)到更深的知識(shí)，在濾波器仿真及 MATLAB 軟件應(yīng)用方面也有了比較大的提高，培養(yǎng)了自己的自學(xué)能力，另一方面 MATLAB 技術(shù)得到了進(jìn)一步的掌握，這些進(jìn)步在以后的工作學(xué)習(xí)中起到跟好的幫助。)。xlabel39。xlabel(39。subplot(212)。end % 帶通濾波器測(cè)試程序Fs=2021。Wp2=*pi。 第三章 數(shù)字帶通濾波器的 MATLAB仿真 數(shù)字濾波器的 MATLAB設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 界面設(shè)計(jì) fdatool（ filterdesignamp。 脈沖響應(yīng)不變法的 IIR 濾波器設(shè)計(jì) 脈沖響應(yīng)不變法就是要求數(shù)字濾波器的脈沖響應(yīng)序列 h(n)與模擬濾波器的脈沖響應(yīng) ha(t)的采樣值相等，即 （ 212） h(n) h(t)| h(nT)at nTa式中， T 為采樣周期。從理論上講， IIR數(shù)字濾波器要達(dá)到同樣的性能指標(biāo)，其實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)往往是多種多樣的，具體采用何種實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)完全取決于具體應(yīng)用的條件。 (3)可靠性高：因?yàn)閿?shù)字系統(tǒng)只有兩個(gè)電平信號(hào)：“ 1”和“ 0”，受噪聲及環(huán)境的影響下，而模擬濾波器各個(gè)參數(shù)都有一定的溫度系數(shù)，易受溫度、振動(dòng)、電磁感應(yīng)等影響。比日：有的時(shí)候得不到同學(xué)們的響應(yīng)，同學(xué)們不積極主動(dòng)支持我的工作；在收集同學(xué)們對(duì)自己工