數字濾波器的設計-wenkub.com

　 　

【正文】 加州大學洛杉磯分校的研究小組采用運行時重構技術開發了一種視頻通訊系統，該系統用一片 FPGA 可每幀重構四次完成視頻圖像壓縮和傳送的操作。到 70 年代后期，上述幾種濾波器的單片集成己被研制出來并得到應用， 90 年代至現在主要致力于把各類濾波器應用于各類產品的開發和研制。因而數字濾波器不斷應用在各行各業里，我國現有濾波器的種類及應用技術己基本上滿足現有各種電信設備需求。比如西北工業大學和國防科學技術大學的 ATR實驗室采用了 FPGA可重構計算系統進行機載圖像處理和自 動目標識別，主要是利用該系統進行復雜的卷積運算，同時利用它的可變柔性來達到自適應的目的。 我國在 DSP 技術起步較早，產品的研究開發成績斐然，基本上與國外同步發展，而在 FPGA 方面起步較晚。直到 60 年代中期美國科學家庫利、圖基總結前人的研究成果，經過長期的研究，才開始形成了一套完整關于數字濾波器的正規理論。隨著信息時代數字時代的到來，數字濾波技術已經成為一門極其重要的學科和技術領域。所謂數字濾波，是指其輸入、輸出均為數字信號，通過一定的運算關系改變輸入信號所含的頻率成分的相對比例或濾除某些頻率成分，達到提取和加強信號中的有用成份，消弱無用的干擾成份的 目的。數字信號處理(DigitalsignalProcessing， DSP)與模擬信號處理相比有許多優點，如相對于溫度和工藝的變化數字信號要比模擬信號更穩健，在數字表示中，精度可以通過改變信號的字長來更好地控制，所以 DSP 技術可以在放大信號的同時去除噪聲和干擾，而在模擬信號中信號和噪聲同時被放大，數字信號還可以不帶誤差地被存儲和恢復、發送和接收、處理和 操縱。因此，數字信號實際上是用數字序列表示的信號，語音信號經采樣和量化后，得到的數字信號是一個一維離散時間序列；而圖像 信號經采樣和量化后，得到的數字信號是一個二維離散空間序列。 我們現實生活中會遇到多種多樣的信號，例如廣播信號、電視信號、雷達信號、通信信號、導航信號、射電天文信號、生物醫學信號、控制信號、氣象信號、地震勘探信號、機 械振動信號、遙感遙測信號等等。數字濾波器的原理如圖所示，它的核心是數字信號處理器。 通過這次課程設計，我一方面在數字信號處理方面學到更深的知識，在濾波器仿真及 MATLAB 軟件應用方面也有了比較大的提高，培養了自己的自學能力，另一方面 MATLAB 技術得到了進一步的掌握，這些進步在以后的工作學習中起到跟好的幫助。endEnd 所設計濾波器的通帶曲線02040608010012021002021004005006007008009001000 圖 所設計的帶通濾波器頻譜圖 6007008009001000 圖 原始輸入信號時域及頻譜波形圖 3004005006007008009001000 圖 經帶通濾波后的的信號時域及頻域波形圖 結果分析： 經圖示可看出該濾波器具有帶通特性，它將通過它的信號在通帶范圍內的頻率成分保留，阻帶范圍內的頻率成分截止，從而達到濾波作用。)。 功 率 譜 密 度39。)。 頻率 39。ylabel(39。信號功率譜 39。xlabel39。end elseifstyle==2plot(y_f,y_p(1:nfft/2))。fn=varargin{2}。信號幅值譜 39。xlabel(39。ifstyle==1ifnargin==3plot(y_f,2*abs(y_ft(1:nfft/2))/length(y))。%conj()函數是求 y 函數的共軛復數，實數 的 共 軛 復 數 是 他 本 身 。%找出大于 y 的個數的最大的 2 的指數值（自動進算最佳 FFT步長 nfft） %nfft=1024。subplot(212)。 y=bandp(x,300,500,200,600,30,fs)。plot(t,x)。ff3=700。end % 帶通濾波器測試程序Fs=2021。 所 設 計 濾 波 器 的 通 帶 曲 線39。h=20*log10(abs(h))。ws=[wslws2]。Wp2=*pi。%阻帶 截止頻率上下限 rp=3。 functiony=bandp(x,fp1,fp2,fsl,fs2,rp,rs,Fs)%帶通濾波 %使用注意事項：通帶或阻帶的截止頻率與采樣率的選取范圍是不能超過采樣率的一半 %即 ,fp1,fp2,fs1,fs2,的值小于 Fs/2%x:需要帶通濾波的序列 %fp1：通帶左邊界 %fp2：通帶右邊界 %fs1：衰減截止左邊界 %fs2：衰變截止右邊界 %rp：邊帶區衰減 DB 數設置 %rs：截止區衰減DB 數設置 %Fs：序列 x的采樣頻率 fp1=400。 數字濾波器設計的一般方法是先設計低通模擬濾波器，進行頻率變換，將其轉換為相應的（高通，帶通等）模擬濾波器，在轉換為帶通數字濾波器，由模擬濾波器設計數字濾波器的方法。 第三章 數字帶通濾波器的 MATLAB仿真 數字濾波器的 MATLAB設計簡介 界面設計 fdatool（ filterdesignamp。 （ 2）數字濾波器的頻率響應模仿模擬濾波器的頻響， S 平面的虛軸映射 Z 平面的單位圓，相應的頻率之間成線性關系。這里 Ha(s)是模擬濾波器的傳輸函數， H(z)是數字濾波器的系統函數。將 Ha(s)進行拉普拉斯反變換，即可得到 Sit ha(t) Aeu(t) （ 215） ii 1N式中， u(t)是單位階躍函數。 脈沖響應不變法的 IIR 濾波器設計 脈沖響應不變法就是要求數字濾波器的脈沖響應序列 h(n)與模擬濾波器的脈沖響應 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。 1 21 z zi2iH()z 1,i 1,2， ? ， L （ 29） i 1 21 z z1i2i 可表示為下圖，式 中的 H(z)可表示為下圖 。又當 b0 0， b1 0時，除了 z 1 項外，分子多項式僅為 N 1 次，同樣也可以分解為一次和二次多項式的乘積。 圖 在直接型實現結構中，因濾波器階數的增高會造成系數的更大分散，因而圖中所示的 IIR 實現結構通常并不會是直接使用。從理論上講， IIR數字濾波器要達到同樣的性能指標，其實現結構往往是多種多樣的，具體采用何種實現結構完全取決于具體應用的條件。數字濾波器按功能分為低通、高通、帶通、帶阻、全通濾波器。 2．研究 MATLAB環境下數字濾波器的設計和實現方法，及如何用 MATLAB的濾波器設計工具設計各種類型的數字濾波器。相對于模擬濾波器，數字濾波器在體積、重量和性能方面的優勢己越來越明顯。 (3)可靠性高：因為數字系統只有兩個電平信號：“ 1”和“ 0”，受噪聲及環境的影響下，而模擬濾波器各個參數都有一定的溫度系數，易受溫度、振動、電磁感應等影響。與模擬濾波器相比，數字濾波器沒有漂移，能夠處理低頻信號，其頻響特性可做到非常接近于理想濾波器的特性，且精度可高達很高的水平，容易集成等，這些優勢使得數字濾波器的應用更加廣泛。其中 Matlab軟件已成為設計數字濾波器的強有力工具。謝謝大家！ 第四篇：基于 MATLAB的數字帶通濾波器設計 目錄 第 一 章 緒論 ........................................................................................................................ 研 究 目 的 及 意義 .................................................................................................... 數字濾波器的優勢 ................................................................................................ 本文主要工作內容 ................................................................................................3 第二章數字濾波器基本原理 ............................................................................................ 數字濾波器的基本理論 ........................................................................................ 數 字 濾 波 器 的 結 構 及 原理 ................