數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)

【導(dǎo)讀】IIR數(shù)字濾波器的特點(diǎn)；2．掌握IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法；波器的階數(shù)N和3dB截止頻率wc,wc為數(shù)字頻率，單位rad。一化值，要求：0≤wp≤1，0≤ws≤1。αp，αs分別為通帶最大衰減。和組帶最小衰減。當(dāng)ws≤wp時(shí)，為高通濾波器；當(dāng)wp和ws為。二元矢量時(shí)，為帶通或帶阻濾波器，這時(shí)wc也是二元向量。沃斯模擬濾波器的階數(shù)N和3dB截止頻率Ωc。均為實(shí)際模擬角頻率。率，可用于模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)；關(guān)系：Ω=2pi*f；w=Ω*T=2pi*f/F。(F=1/Ts為采樣頻率，Ts為采樣。頻率的歸一化值，一般是調(diào)用buttord格式計(jì)算N和wc。a是按照z-1的升冪排列。A按s的正降冪排列。◇ftype=high時(shí)，高通；Ωc只有1個(gè)值。◇ftype缺省時(shí)：若Ωc只有1個(gè)值，則默認(rèn)為低通；若Ωc有2個(gè)值，貝塞爾、橢圓等多種。在MATLAB信號(hào)處理工具箱里，提供

　　

【正文】 9。)。xlabel(39。 頻率 39。)。title(39。 信 號(hào) 幅 值 譜39。)。subplot(212)。plot(y_f,y_p(1:nfft/2))。ylabel(39。 功 率 譜 密 度39。)。xlabel(39。頻率 39。)。title(39。信號(hào)功率譜 39。)。endEnd 所設(shè)計(jì)濾波器的通帶曲線02040608010012021002021004005006007008009001000 圖 所設(shè)計(jì)的帶通濾波器頻譜圖 6007008009001000 圖 原始輸入信號(hào)時(shí)域及頻譜波形圖 3004005006007008009001000 圖 經(jīng)帶通濾波后的的信號(hào)時(shí)域及頻域波形圖 結(jié)果分析： 經(jīng)圖示可看出該濾波器具有帶通特性，它將通過(guò)它的信號(hào)在通帶范圍內(nèi)的頻率成分保留，阻帶范圍內(nèi)的頻率成分截止，從而達(dá)到濾波作用。 心得體會(huì) 為期兩周的課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在這期間我經(jīng)歷了從查資料、分析課題到學(xué)習(xí)軟件、設(shè)計(jì)程序、調(diào)試、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)及書寫畢業(yè)論文的過(guò)程。 本文主要介紹了基于 MATLAB 的 IIR、 FIR 濾波器的設(shè)計(jì)和仿真首先分析了 IIR、 FIR 數(shù)字濾波器的原理及設(shè)計(jì)方法，然后通過(guò) MATLAB 的仿真平臺(tái)，通過(guò)不同的方法，實(shí)現(xiàn) IIR、 FIR 數(shù)字濾波器的仿真，得到仿真波形。在仿真過(guò)程中，我們要求衰減的時(shí)候，曲線 斜率越大越好，但是我們一般得不出這一的理想值。 通過(guò)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。 第五篇：數(shù)字濾波器調(diào)研報(bào)告 數(shù)字濾波器調(diào)研報(bào)告 一、數(shù)字濾波器 數(shù)字濾波器由數(shù)字乘法器、加法器和延時(shí)單元組成的一種算法或裝置。數(shù)字濾波器的功能是對(duì)輸入離散信號(hào)的數(shù)字代碼進(jìn)行運(yùn)算處理，以達(dá)到改變信號(hào)頻譜的目的。數(shù)字濾波器對(duì)信號(hào)濾波的方法是 ：用數(shù)字計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，處理就是按照預(yù)先編制的程序進(jìn)行計(jì)算。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。 二、數(shù)字濾波器發(fā)展背景 隨著信息科學(xué)與計(jì)算技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理的理論與應(yīng)用得到飛躍式發(fā)展，形成了一門極為重要的學(xué)科。不僅如此，它還以不同的形式影響及滲透到其他的學(xué)科中去。不論是國(guó)民經(jīng)濟(jì)或者是國(guó)防建設(shè)都與之息息相關(guān)，緊密相連。 我們現(xiàn)實(shí)生活中會(huì)遇到多種多樣的信號(hào)，例如廣播信號(hào)、電視信號(hào)、雷達(dá)信號(hào)、通信信號(hào)、導(dǎo)航信號(hào)、射電天文信號(hào)、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)、控制信號(hào)、氣象信號(hào)、地震勘探信號(hào)、機(jī) 械振動(dòng)信號(hào)、遙感遙測(cè)信號(hào)等等。上述這些信號(hào)大部分是模擬信號(hào)，也有小部分是數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)是自變量的連續(xù)函數(shù)，自變量可以是一維的，也可以是二維或多維的。大多數(shù)情況下一維模擬信號(hào)的自變量是時(shí)間，經(jīng)過(guò)時(shí)間上的離散化 (采樣 )和幅度上的離散化 (量化 )，這類模擬信號(hào)便成為一維數(shù)字信號(hào)。因此，數(shù)字信號(hào)實(shí)際上是用數(shù)字序列表示的信號(hào)，語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)采樣和量化后，得到的數(shù)字信號(hào)是一個(gè)一維離散時(shí)間序列；而圖像 信號(hào)經(jīng)采樣和量化后，得到的數(shù)字信號(hào)是一個(gè)二維離散空間序列。信號(hào)處理的目的一般是對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析、變換、綜合、估值與識(shí)別等。如 何在較強(qiáng)的噪聲背景下提取出真正的信號(hào)或信號(hào)的特征，并將其應(yīng)用于工程實(shí)際是信號(hào)處理的首要任務(wù)。根據(jù)處理對(duì)象的不同，信號(hào)處理技術(shù)分為模擬信號(hào)處理系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)。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(guò)改變信號(hào)的字長(zhǎng)來(lái)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。許多復(fù)雜的系統(tǒng)可以用高精度、大信噪比和可重構(gòu)的數(shù)字技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 目前，數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)發(fā)展成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，并且在許多應(yīng)用領(lǐng)域逐步代替了傳統(tǒng)的模擬信號(hào)處理系統(tǒng)，如通訊、系統(tǒng)控制、電力系統(tǒng)、故障檢測(cè)、語(yǔ)音、圖像、自動(dòng)化儀器、航空航天、鐵路、生物醫(yī)學(xué)工程、雷達(dá)、聲納、遙感遙測(cè)等。 數(shù)字信號(hào)處理中一個(gè)非常重要且應(yīng)用普遍的技術(shù)就是數(shù)字濾波。所謂數(shù)字濾波，是指其輸入、輸出均為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)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(wú)用的干擾成份的 目的。數(shù)字濾波與模擬濾波相比，有精度高、可靠性高、靈活性好等突出優(yōu)點(diǎn)， 可以滿足對(duì)幅度和相位的嚴(yán)格要求，還能降低開(kāi)發(fā)費(fèi)用，縮短研制到應(yīng)用的時(shí)間，在很多領(lǐng)域逐步代替了傳統(tǒng)的模擬信號(hào)系統(tǒng)。 數(shù)字濾波器，在數(shù)字信號(hào)處理中有著廣泛的應(yīng)用，因此，無(wú)論是在理論研究上還是在如通訊、 HDTV(高清晰度電視 )、雷達(dá)、圖象處理、數(shù)字音頻等實(shí)際應(yīng)用上都有著美好的技術(shù)前景和巨大的實(shí)用價(jià)值。 三、國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 數(shù)字濾波器精確度高、使用靈活、可靠性高，具有模擬設(shè)備所沒(méi)有的許多優(yōu)點(diǎn)，已廣泛地應(yīng)用于各個(gè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域 ,例如數(shù)字電視、語(yǔ)音、通信、雷達(dá)、聲納、遙感、圖像、生物醫(yī)學(xué)以及許多工程應(yīng)用領(lǐng)域。隨著信息時(shí)代數(shù)字時(shí)代的到來(lái)，數(shù)字濾波技術(shù)已經(jīng)成為一門極其重要的學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域。以往的濾波器大多采用模擬電路技術(shù)，但是，模擬電路技術(shù)存在很多難以解決的問(wèn)題，例如，模擬電路元件對(duì)溫度的敏感性，等等。而采用數(shù)字技術(shù)則避免很多類似的難題，當(dāng)然數(shù)字濾波器在其他方面也有很多突出的優(yōu)點(diǎn)，這些都是模擬技術(shù)所不能及的，所以采用數(shù)字濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理是目前的發(fā)展方向。關(guān)于數(shù)字濾波器的研究，在 40 年代末期就有人研究過(guò)它的可能性問(wèn)題，在 50 年代也有人在研究生班討論過(guò)數(shù)字 濾波的問(wèn)題。直到 60 年代中期美國(guó)科學(xué)家?guī)炖D基總結(jié)前人的研究成果，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究，才開(kāi)始形成了一套完整關(guān)于數(shù)字濾波器的正規(guī)理論。在這一時(shí)期，各種各樣的數(shù)字濾波器原理結(jié)構(gòu)和特性被提出，并且出現(xiàn)了各 種數(shù)字濾波器的逼近方法和實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)遞歸和非遞歸兩類濾波器作了全面的比較和分析。數(shù)字濾波器經(jīng)歷了有限沖激響應(yīng)（ FIR）和無(wú)限沖激響應(yīng)（ IIR）關(guān)系的認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)化過(guò)程。當(dāng)利用快速傅利葉變換（ FFT）來(lái)實(shí)現(xiàn)卷積運(yùn)算的概念被提出之后，發(fā)現(xiàn)高階有限沖激響應(yīng)濾波器也可用較高的運(yùn)算效率來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此使得人們對(duì)高性能的有限沖激響應(yīng)濾 波器的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了大量的研究分析，從而出現(xiàn)了此后數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中頻域方法與時(shí)域方法的局面。 我國(guó)在 DSP 技術(shù)起步較早，產(chǎn)品的研究開(kāi)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。全國(guó)有 100 來(lái)所高等院校從事DSPamp。FPGA 的教學(xué)和科研，除了一部分 DSP 芯片需要從國(guó)外進(jìn)口外，在信號(hào)處理理論和算法方面，與國(guó)外處于同等水平。而在 FPGA 信號(hào)處理和系統(tǒng)方面，有了喜人的進(jìn)展，正在進(jìn)行與世界先進(jìn)國(guó)家同樣的研究。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?lái)達(dá)到自適應(yīng)的目的。北京理工大學(xué)研究利用 FPGA提高加解密運(yùn)算的速度，等等。 隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)有很多專家教授在數(shù)字濾波領(lǐng)域展開(kāi)長(zhǎng)期的深入研究，如天津大學(xué)的王兆華教授、山東大學(xué)的賴曉平教授等。無(wú)論是在理論方面還是在工程技術(shù)領(lǐng)域，都有很多科研成果。因而數(shù)字濾波器不斷應(yīng)用在各行各業(yè)里，我國(guó)現(xiàn)有濾波器的種類及應(yīng)用技術(shù)己基本上滿足現(xiàn)有各種電信設(shè)備需求。從整體而言，我 國(guó)無(wú)源濾波器發(fā)展比有源濾波器迅速，而數(shù)字濾波器比模擬濾波器的發(fā)展較緩 慢。 關(guān)于數(shù)字濾波器理論研究的發(fā)展也帶來(lái)了數(shù)字濾波器在實(shí)現(xiàn)上的空前發(fā)展。 20 世紀(jì) 60 年代起，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成工藝和材料工業(yè)的發(fā)展，濾波器的發(fā)展上了一個(gè)新臺(tái)階，朝著低功耗、高精度、小體積、多功能、穩(wěn)定可靠和價(jià)廉等方向努力，其中高精度、小體積、多功能、穩(wěn)定可靠成為 70 年代以后的主攻方向，導(dǎo)致數(shù)字濾波器、 RC 有源濾波器、開(kāi)關(guān)電容濾波器和電荷轉(zhuǎn)移器等各種濾波器的飛速發(fā)展。到 70 年代后期，上述幾種濾波器的單片集成己被研制出來(lái)并得到應(yīng)用， 90 年代至現(xiàn)在主要致力于把各類濾波器應(yīng)用于各類產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和研制。當(dāng)然，對(duì)濾波器本身的 研究仍在不斷進(jìn)行。 目前，國(guó)外有許多院校和科研機(jī)構(gòu)在研究基于 FPGA的 DSP應(yīng)用，比較突出的有 Denmark大學(xué)的研究小組正在從事 FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器的研究。由于 FPGA實(shí)現(xiàn)乘法器有困難，因此他們重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)無(wú)乘法的濾波器算法。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(kāi)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。此外，他們還在進(jìn)行 Mojave 項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)工作，力圖采用運(yùn)行時(shí)重構(gòu)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別應(yīng)用。