濾波器設(shè)計(jì)MATLAB

1、數(shù)字信號(hào)處理大作業(yè)的要求和內(nèi)容： 一、 內(nèi)容要求1. 利用MATLAB程序語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)實(shí)際工程信號(hào)的濾波。2. 完成大作業(yè)報(bào)告。二、 技術(shù)要求1. 利用MATLAB工具箱，或者自己編寫相應(yīng)的濾波器程序；2. 實(shí)現(xiàn)所提供工程信號(hào)的濾波；3. 分析濾波效果；4. 每人選擇一個(gè)信號(hào)，所選濾波器類型及其分析，每個(gè)人互不相同；5. 可僅僅選擇一個(gè)濾波器，也可選用多個(gè)濾波器并進(jìn)行濾波效果比較分析；6. 可用本課程學(xué)到的濾波器，也可用其他濾波器。三、 評(píng)分依據(jù)1. 濾波器類型的選擇，包括個(gè)數(shù)；2. 濾波效果；3. 對(duì)濾波效果的分析與討論；4. 自己用MATLAB程序編寫濾波器，可加分。四、 其他說(shuō)明1. 上交

2、截止時(shí)間：2018年6月28日；2. 報(bào)告形式：打印稿；3. 大作業(yè)必須獨(dú)立完成，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)雷同，所有雷同者均作“0”分處理。教師小結(jié)：成 績(jī)： 教師簽名： 第一章 概述數(shù)字信號(hào)處理課程是通信專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是信息的數(shù)字化處理、存儲(chǔ)和應(yīng)用的基礎(chǔ)。通過(guò)該課程的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，使我們對(duì)信號(hào)與信息的采集、處理、傳輸、顯示、存儲(chǔ)、分析和應(yīng)用等有一個(gè)系統(tǒng)的掌握和理解，鞏固和運(yùn)用在數(shù)字信號(hào)處理課程中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，掌握數(shù)字信號(hào)處理的基礎(chǔ)理論和處理方法，提高分析和解決信號(hào)與信息處理相關(guān)問(wèn)題的能力，為以后的工作和學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。數(shù)字濾波器是一種用來(lái)過(guò)濾時(shí)間離散信號(hào)的數(shù)字系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)抽樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)

3、學(xué)處理來(lái)達(dá)到頻域?yàn)V波的目的。根據(jù)其單位沖激響應(yīng)函數(shù)的時(shí)域特性可分為兩類：無(wú)限沖激響應(yīng)（IIR）濾波器和有限沖激響應(yīng)（FIR）濾波器。其中，設(shè)計(jì)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。我們?cè)谡n本中學(xué)到基本設(shè)計(jì)過(guò)程是：先將給定的數(shù)字濾波器的指標(biāo)轉(zhuǎn)換成過(guò)渡模擬濾波器的指標(biāo)；設(shè)計(jì)過(guò)渡模擬濾波器；將過(guò)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)。而MATLAB信號(hào)處理工具箱中的各種IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)都是采用雙線性變換法。第六章介紹的濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)butter、cheby1 、cheby2 和ellip可以分別被調(diào)用來(lái)直接設(shè)計(jì)巴特沃斯、切比雪夫1

4、、切比雪夫2和橢圓模擬和數(shù)字濾波器。第二章 總體方案設(shè)計(jì)首先我將所給信號(hào)用MATLAB作圖分析，然后通過(guò)觀察st的幅頻特性曲線，確定用高通濾波器作為處理信號(hào)的濾波器。選取濾波器的通帶最大衰減為0.1dB,阻帶最小衰減為60dB為參數(shù)。然后通過(guò)編程序調(diào)用MATLAB濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)ellipord和ellip設(shè)計(jì)橢圓濾波器；通過(guò)編程序調(diào)用函數(shù)cheb1ord和cheby1設(shè)計(jì)切比雪夫?yàn)V波器，并繪圖顯示其幅頻響應(yīng)特性曲線。最后使用用濾波器實(shí)現(xiàn)函數(shù)filter，用兩個(gè)濾波器分別對(duì)信號(hào)st進(jìn)行濾波后繪圖顯示時(shí)域波形，觀察濾波效果。實(shí)驗(yàn)程序框圖如圖所示：讀入表格數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)st，繪圖顯示st的時(shí)域波形

5、和幅頻特性曲線調(diào)用ellipord和ellip設(shè)計(jì)橢圓濾波器，調(diào)用函數(shù)cheb1ord和cheby1設(shè)計(jì)切比雪夫?yàn)V波器并繪圖顯示其幅頻響應(yīng)特性曲線。調(diào)用filter，對(duì)信號(hào)st進(jìn)行濾波繪圖顯示信號(hào)時(shí)域波形和幅頻特性曲線End第三章 信號(hào)濾波及分析對(duì)給信號(hào)用MATLAB作圖分析觀察st的幅頻特性曲線，確定用高通濾波器作為處理信號(hào)的濾波器。并且參數(shù)取濾波器的通帶最大衰減為0.1dB,阻帶最小衰減為60dB。圖1通過(guò)編程序調(diào)用函數(shù)cheb1ord和cheby1設(shè)計(jì)切比雪夫?yàn)V波器，繪圖顯示其幅頻響應(yīng)特性曲線、損耗曲線以及輸出波形如圖3：圖3觀察可知，切比雪夫?yàn)V波器在過(guò)渡帶比巴特沃斯濾波器的衰減快、截止

6、特性很好，但頻率響應(yīng)的幅頻特性不如后者平坦。切比雪夫?yàn)V波器和理想濾波器的頻率響應(yīng)曲線之間的誤差很小，但是在通頻帶內(nèi)存在幅度波動(dòng)。第四章 程序代碼%繪制信號(hào)頻譜clear;clc;data=csvread('300_CH1.csv');st=data(1:16000);N=16000;Fs=5000000;T=1/Fs;Tp=N*T;t=0:T:(N-1)*T;k=0:N-1;f=k/Tp;fxt=fft(st,N);figure(1);subplot(3,1,1) plot(t,st);grid;xlabel('t/s');ylabel('s(

7、t)'); axis(0,Tp,min(st),max(st);title('(a)s(t)的波形') subplot(3,1,2) stem(f,abs(fxt)/max(abs(fxt),'.');grid;title('(b) s(t)的頻譜') axis(0,Fs/5,0,1.2); xlabel('f/Hz');ylabel('幅度')%橢圓高通濾波器fp=300000;fs=250000;wp=2*fp/Fs;ws=2*fs/Fs;rp

8、=0.1;rs=60; N,wp=ellipord(wp,ws,rp,rs);  B,A=ellip(N,rp,rs,wp,'high');y3t=filter(B,A,st); 第五章 結(jié)（1）通過(guò)此次實(shí)踐，我加深了對(duì)IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的理解和掌握。IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)分為直接法與間接法，但一般采用間接法（即脈沖響應(yīng)不變法和雙線性變換法），但應(yīng)用最廣泛的是雙線性變換法。（2）此次實(shí)踐我掌握了IIR數(shù)字濾波器的基本設(shè)計(jì)過(guò)程：先將給定的數(shù)字濾波器的指標(biāo)轉(zhuǎn)換成過(guò)渡模擬濾波器的指標(biāo)； 設(shè)計(jì)過(guò)渡模擬濾波器；將過(guò)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)。（3）此次實(shí)踐使用了MATLAB進(jìn)行濾波器的設(shè)計(jì)，它使設(shè)計(jì)濾波器變得簡(jiǎn)單方便，不需要用戶去調(diào)用濾波器設(shè)置的函數(shù)，只需要輸入指標(biāo)，就能的得到滿足條件的濾波器。（4）通過(guò)運(yùn)行結(jié)果認(rèn)識(shí)了脈沖響應(yīng)不變法與雙線性變換法的區(qū)別，即脈沖響應(yīng)不變法不能用于設(shè)計(jì)高通濾波器和帶通濾波器，因?yàn)樗鼈儠?huì)發(fā)生頻譜混疊，而雙線性變換法卻不會(huì)，但它會(huì)使濾波器的頻響曲線發(fā)