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《dsp課程設(shè)計(jì)-fir高通濾波器設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、FIR高通濾波器設(shè)計(jì)南京師范大學(xué)物科院14摘要從實(shí)現(xiàn)方法方面考慮，將濾波器分為兩種，一種是IIR濾波器，另一種是FIR濾波器。FIRDF的最大優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)線性相位濾波。而IIRDF主要對(duì)幅頻特性進(jìn)行逼近，相頻特性會(huì)存在不同程度的非線性。我們知道，無(wú)失真?zhèn)鬏斉c濾波處理的條件是，在信號(hào)的有效頻譜范圍內(nèi)系統(tǒng)幅頻響應(yīng)應(yīng)為常數(shù)，相頻響應(yīng)為頻率的線性函數(shù)。另外，F(xiàn)IR是全零點(diǎn)濾波器，硬件和軟件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不用考慮穩(wěn)定性問(wèn)題。所以，F(xiàn)IRDF是一種很重要的濾波器，在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。FIRDF設(shè)計(jì)方法主要分為兩類(lèi)：第一類(lèi)
2、是基于逼近理想濾波器特性的方法，包括窗函數(shù)法、頻率采樣法和等波紋最佳逼近法；第二類(lèi)是最優(yōu)設(shè)計(jì)法。其中窗函數(shù)計(jì)法的基本思想是用FIRDF逼近希望的濾波特性。本次設(shè)計(jì)主要采用窗函數(shù)設(shè)計(jì)法，對(duì)理想濾波器進(jìn)行逼近，從而實(shí)現(xiàn)高通濾波器的設(shè)計(jì)。在MATLAB軟件中，有一系列函數(shù)用于設(shè)計(jì)濾波器，應(yīng)用時(shí)十分方便。因此，在本次設(shè)計(jì)中，濾波器的設(shè)計(jì)主要采用MATLAB軟件，編寫(xiě)適當(dāng)?shù)某绦颍玫綖V波器的單位脈沖響應(yīng)。本設(shè)計(jì)對(duì)濾波器的硬件仿真主要使用CCS軟件，通過(guò)對(duì)濾波器的硬件仿真，可以較為真實(shí)的看出濾波器的濾波效果。關(guān)鍵字：高通、FIRDF、
3、線性相位、Hanning窗、MATLAB、CCS14正文1.設(shè)計(jì)目標(biāo)產(chǎn)生一個(gè)多頻信號(hào)，設(shè)計(jì)一個(gè)高通濾波器消除其中的低頻成分，通過(guò)CCS的graphview波形和頻譜顯示，并和MATLAB計(jì)算結(jié)果比較2.設(shè)計(jì)原理122.1數(shù)字濾波器數(shù)字濾波器(digitalfilter)是由數(shù)字乘法器、加法器和延時(shí)單元組成的一種裝置。其功能是對(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。由于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，數(shù)字濾波器已可用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)，也可用大規(guī)模集成數(shù)字硬件實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。數(shù)字濾波器廣泛用于數(shù)字信號(hào)處理
4、中，如電視、VCD、音響等。按照濾波電路的工作頻帶為其命名：設(shè)截止頻率為fp，頻率低于fp的信號(hào)可以通過(guò)，高于fp的信號(hào)被衰減的電路稱(chēng)為低通濾波器，頻率高于fp的信號(hào)可以通過(guò)，低于fp的信號(hào)被衰減的電路稱(chēng)為高通濾波器；而帶通嗎，就是頻率介于低頻段截止頻率和高頻段截止頻率的信號(hào)可以通過(guò)的電路。2.2高通濾波器高通濾波器是容許高頻信號(hào)通過(guò)、但減弱（或減少）頻率低于截止頻率信號(hào)通過(guò)的濾波器。對(duì)于不同濾波器而言,每個(gè)頻率的信號(hào)的減弱程度不同。它有時(shí)被稱(chēng)為低頻剪切濾波器；在音頻應(yīng)用中也使用低音消除濾波器或者噪聲濾波器。高通濾波器與低
5、通濾波器特性恰恰相反。這樣的濾波器能夠把高頻率的聲音引導(dǎo)至專(zhuān)用高音喇叭(tweeter),并阻止可能干擾或者損害喇叭的低音信號(hào)。使用線圈而不是電容的低通濾波器也可以同時(shí)把低頻信號(hào)引導(dǎo)至低音喇叭(woofer)。高通和低通濾波器也用于數(shù)字圖像處理中在頻域中進(jìn)行變換。2.3高通濾波器的分析2.3.1高通濾波器的時(shí)域分析在時(shí)域,信號(hào)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的響應(yīng)y(n)體現(xiàn)為激勵(lì)x(n)跟系統(tǒng)單位抽樣響應(yīng)h(n)的卷積和y(n)=(n)×h(n)=ΣN–1m=0h(m)x(n-m)[223]。對(duì)于長(zhǎng)度為N的FIR系統(tǒng),h(n)可以看成一個(gè)長(zhǎng)度為
6、N點(diǎn)的固定窗口,而x(n)則看成一個(gè)隊(duì)列以齊步走的方式穿過(guò)h(n)窗口,每走一步,位于窗口中的x(n)部分的點(diǎn)跟h(n)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的值相乘(即加權(quán))再求和,所得結(jié)果構(gòu)成此時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)值y(n),x(n)隊(duì)列每走一步就得到一個(gè)響應(yīng)值y(n),即y(n)是h(n)對(duì)位于其窗口中的x(n)的加權(quán)求和。高通濾波要求h(n)窗口具有波形銳化作用,即利用h(n)窗口加權(quán)和使得變化快的(即高頻)正弦分量保留(理想高通)或衰減幅度小(實(shí)際高通),而變化緩慢(即低頻)的正弦分量正負(fù)抵消(理想高通)或衰減幅度大(實(shí)際高通)。設(shè)14其中N必須取奇
7、數(shù),其中:fs=11kHz,n為整數(shù),即x(n)由100Hz的x1(n)和1kHz的x2(n)兩種頻率的信號(hào)組成。高通濾波的目的就是要盡可能地去掉x(n)中的低頻分量x1(n),同時(shí)盡可能地保留x(n)中的高頻分量x2(n)。1.1.1高通濾波器的頻域分析在頻域,信號(hào)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的響應(yīng)y(n)的頻譜Y(ejω)體現(xiàn)為激勵(lì)x(n)的頻譜X(ejω)跟系統(tǒng)單位抽樣響應(yīng)h(n)的頻譜H(ejω)(即系統(tǒng)的頻譜)的乘積Y(ejω)=
8、H(ejω)
9、×
10、X(ejω)
11、×ejφH+φx,即響應(yīng)的頻譜Y(ejω)的幅值由系統(tǒng)頻譜H(ejω)
12、的幅值對(duì)激勵(lì)頻譜X(ejω)的幅值相乘(加權(quán))得到,響應(yīng)的頻譜Y(ejω)的幅角由系統(tǒng)的頻譜H(ejω)的幅角跟激勵(lì)頻譜X(ejω)的幅角相加(移相)得到[122]。高通濾波要求系統(tǒng)幅度函數(shù)
13、H(jf)
14、對(duì)需要保留的高頻信號(hào)頻譜加權(quán)權(quán)重較大(理想時(shí)為1),對(duì)需要濾除的低頻信號(hào)頻譜加權(quán)權(quán)重較小(理想時(shí)為0
