數(shù)字信號處理課程設(shè)計

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1、數(shù)字信號處理課程設(shè)計論文班級：光電2班姓名：范宇飛學(xué)號：311308000713第13頁摘要2一．設(shè)計內(nèi)容3設(shè)計要求3設(shè)計內(nèi)容3二．設(shè)計原理4三．設(shè)計過程51.程序源代碼5調(diào)試分析過程描述：8結(jié)果分析：11總結(jié)：13第13頁摘要在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，因為信號中經(jīng)?；煊懈鞣N復(fù)雜成分，因而很多信號分析都是基于濾波器而進行的。而數(shù)字濾波器[1]，則是通過數(shù)值運算實現(xiàn)濾波，它具有處理精度高、靈活、穩(wěn)定、不存在阻抗匹配問題的特點。根據(jù)單位沖激響應(yīng)函數(shù)的時域特性，數(shù)字濾波器可分為兩種，即有限長沖激響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器和無限

2、長沖激響應(yīng)(IIR)數(shù)字濾波器。IIR數(shù)字濾波器實現(xiàn)的階次要求較低，所用的存儲單元也較少，并且具有效率高，精度高的優(yōu)點，除此還能夠保留一些模擬濾波器的優(yōu)良特性，所以應(yīng)用領(lǐng)域廣闊。本文主要研究了IIR數(shù)字濾波器的常用設(shè)計方法，即沖激響應(yīng)不變法和雙線性變換法。在分析IIR數(shù)字濾波器的原理基礎(chǔ)上，從理論分析確定了所要設(shè)計的IIR數(shù)字濾波器的實現(xiàn)方法。接著利用MATLAB函數(shù)語言編程，用Simulink工具仿真IIR數(shù)字濾波器，其中用信號處理圖形界面FDATool來設(shè)計濾波器，并用FDATool模擬IIR數(shù)字濾波器處理

3、信號。在此基礎(chǔ)上，使用MATLAB提供的GUI工具設(shè)計圖形用戶界面，實現(xiàn)方便用戶使用的數(shù)字濾波器交互界面的開發(fā)。此設(shè)計擴展性好，便于調(diào)節(jié)濾波器的性能，可以根據(jù)不同的要求在MATLAB上加以實現(xiàn)。關(guān)鍵詞：IIR數(shù)字濾波器；沖激響應(yīng)不變法；雙線性變換法；圖形用戶界面第13頁一．設(shè)計內(nèi)容設(shè)計要求1.熟悉用雙線性變換法設(shè)計IIR數(shù)字濾波器的原理與方法；2.學(xué)會調(diào)用MATLAB信號處理工具箱中濾波器設(shè)計函數(shù)（設(shè)計各種IIR數(shù)字濾波器，學(xué)會根據(jù)濾波需求確定濾波器指標參數(shù)。3.掌握IIR數(shù)字濾波器的MATLAB實現(xiàn)方法。4.

4、通過觀察濾波器輸入輸出信號的時域波形及其頻譜，建立數(shù)字濾波的概念。設(shè)計步驟IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計一般有兩種方法：一個是借助模擬濾波器的設(shè)計方法進行。其設(shè)計步驟是，先設(shè)計模擬濾波器，再按照某種方法轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器。這種方法比較容易一些，因為模擬濾波器的設(shè)計方法已經(jīng)非常成熟，不僅有完整的設(shè)計公式，還有完善的圖表供查閱；另外一種直接在頻率或者時域內(nèi)進行，由于需要解聯(lián)立方程，設(shè)計時需要計算機做輔助設(shè)計。其設(shè)計步驟是：先設(shè)計過渡模擬濾波器得到系統(tǒng)函數(shù)，然后將模擬濾波器的系統(tǒng)函數(shù)按某種方法轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)。另外，

5、還有一些典型的優(yōu)良濾波器類型可供我們使用。為了保證轉(zhuǎn)換后的穩(wěn)定滿足技術(shù)指標要求，對轉(zhuǎn)換關(guān)系提出兩點要求:因果穩(wěn)定的模擬濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器，仍是因果穩(wěn)定的。數(shù)字濾波器的頻率相應(yīng)模仿模擬濾波器的頻響特性，s平面的虛軸映射為z平面的單位圓，相應(yīng)的頻率之間呈線性關(guān)系。第13頁二．設(shè)計原理所謂數(shù)字濾波器，是指輸入、輸出均為數(shù)字信號，通過一定運算關(guān)系改變輸入信號所含頻率成分的相對比例或者濾除某些頻率成分的器件。數(shù)字濾波器和模擬濾波器相比，因為信號的形式和實現(xiàn)濾波的方法不同，數(shù)字濾波器具有比模擬濾波器精度高、穩(wěn)定、體積小

6、、重量輕、靈活、不要求阻抗匹配等優(yōu)點。數(shù)字濾波器從功能上分類:可分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器。從濾波器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或者從單位脈沖響應(yīng)分類:可分為IIR濾波器(即無限長單位沖激響應(yīng)濾波器)和FIR濾波器(即有限長單位沖激響應(yīng)濾波器)。設(shè)計IIR數(shù)字濾波器一般采用間接法（脈沖響應(yīng)不變法和雙線性變換法），應(yīng)用最廣泛的是雙線性變換法?；驹O(shè)計過程是：先將給定的數(shù)字濾波器的指標轉(zhuǎn)換成過渡模擬濾波器的指標；設(shè)計過渡模擬濾波器；將過渡模擬濾波器系統(tǒng)函數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)。MATLAB信號處理工具箱

7、中的各種IIR數(shù)字濾波器設(shè)計函數(shù)都是采用雙線性變換法。濾波器設(shè)計函數(shù)butter、cheby1、cheby2和ellip可以分別被調(diào)用來直接設(shè)計巴特沃斯、切比雪夫1、切比雪夫2和橢圓模擬和數(shù)字濾波器。本次設(shè)計數(shù)字濾波器的MATLAB實現(xiàn)是指調(diào)用MATLAB信號處理工具箱函數(shù)filter對給定的輸入信號x(n)進行濾波，得到濾波后的輸出信號y(n）。第13頁三．設(shè)計過程1.程序源代碼%IIR數(shù)字濾波器設(shè)計及軟件實現(xiàn)clearall;clearall;%調(diào)用信號產(chǎn)生函數(shù)mstg產(chǎn)生又三路抑制載波調(diào)幅信號相加構(gòu)成的復(fù)

8、合信號st;%st=mstg;%低通濾波器設(shè)計與實現(xiàn)Fs=10000;fp=280;fs=450;wp=2*fp/Fs;ws=2*fs/Fs;rp=0.1;rs=60;%DF指標;(低通濾波器的通阻帶邊界頻率)[N,wp0]=ellipord(wp,ws,rp,rs);%調(diào)用ellipod計算橢圓DF階數(shù)N和通帶截止頻率wp[B,A]=ellip(N,rp,rs,wp0);%調(diào)用ell