濾波器設計MATLAB

1、數(shù)字信號處理大作業(yè)的要求和內容： 一、 內容要求1. 利用MATLAB程序語言，實現(xiàn)實際工程信號的濾波。2. 完成大作業(yè)報告。二、 技術要求1. 利用MATLAB工具箱，或者自己編寫相應的濾波器程序；2. 實現(xiàn)所提供工程信號的濾波；3. 分析濾波效果；4. 每人選擇一個信號，所選濾波器類型及其分析，每個人互不相同；5. 可僅僅選擇一個濾波器，也可選用多個濾波器并進行濾波效果比較分析；6. 可用本課程學到的濾波器，也可用其他濾波器。三、 評分依據(jù)1. 濾波器類型的選擇，包括個數(shù)；2. 濾波效果；3. 對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、 其他說明1. 上交

2、截止時間：2018年6月28日；2. 報告形式：打印稿；3. 大作業(yè)必須獨立完成，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)雷同，所有雷同者均作“0”分處理。教師小結：成 績： 教師簽名： 第一章 概述數(shù)字信號處理課程是通信專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課，是信息的數(shù)字化處理、存儲和應用的基礎。通過該課程的課程設計實踐，使我們對信號與信息的采集、處理、傳輸、顯示、存儲、分析和應用等有一個系統(tǒng)的掌握和理解，鞏固和運用在數(shù)字信號處理課程中所學的理論知識和實驗技能，掌握數(shù)字信號處理的基礎理論和處理方法，提高分析和解決信號與信息處理相關問題的能力，為以后的工作和學習打下基礎。數(shù)字濾波器是一種用來過濾時間離散信號的數(shù)字系統(tǒng)，通過對抽樣數(shù)據(jù)進行數(shù)

3、學處理來達到頻域濾波的目的。根據(jù)其單位沖激響應函數(shù)的時域特性可分為兩類：無限沖激響應（IIR）濾波器和有限沖激響應（FIR）濾波器。其中，設計IIR數(shù)字濾波器一般采用間接法（脈沖響應不變法和雙線性變換法），應用最廣泛的是雙線性變換法。我們在課本中學到基本設計過程是：先將給定的數(shù)字濾波器的指標轉換成過渡模擬濾波器的指標；設計過渡模擬濾波器；將過渡模擬濾波器系統(tǒng)函數(shù)轉換成數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)。而MATLAB信號處理工具箱中的各種IIR數(shù)字濾波器設計函數(shù)都是采用雙線性變換法。第六章介紹的濾波器設計函數(shù)butter、cheby1 、cheby2 和ellip可以分別被調用來直接設計巴特沃斯、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 總體方案設計首先我將所給信號用MATLAB作圖分析，然后通過觀察st的幅頻特性曲線，確定用高通濾波器作為處理信號的濾波器。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)。然后通過編程序調用MATLAB濾波器設計函數(shù)ellipord和ellip設計橢圓濾波器；通過編程序調用函數(shù)cheb1ord和cheby1設計切比雪夫濾波器，并繪圖顯示其幅頻響應特性曲線。最后使用用濾波器實現(xiàn)函數(shù)filter，用兩個濾波器分別對信號st進行濾波后繪圖顯示時域波形，觀察濾波效果。實驗程序框圖如圖所示：讀入表格數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)字信號st，繪圖顯示st的時域波形

5、和幅頻特性曲線調用ellipord和ellip設計橢圓濾波器，調用函數(shù)cheb1ord和cheby1設計切比雪夫濾波器并繪圖顯示其幅頻響應特性曲線。調用filter，對信號st進行濾波繪圖顯示信號時域波形和幅頻特性曲線End第三章 信號濾波及分析對給信號用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通過編程序調用函數(shù)cheb1ord和cheby1設計切比雪夫濾波器，繪圖顯示其幅頻響應特性曲線、損耗曲線以及輸出波形如圖3：圖3觀察可知，切比雪夫濾波器在過渡帶比巴特沃斯濾波器的衰減快、截止

6、特性很好，但頻率響應的幅頻特性不如后者平坦。切比雪夫濾波器和理想濾波器的頻率響應曲線之間的誤差很小，但是在通頻帶內存在幅度波動。第四章 程序代碼%繪制信號頻譜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（1）通過此次實踐，我加深了對IIR數(shù)字濾波器設計的理解和掌握。IIR數(shù)字濾波器的設計分為直接法與間接法，但一般采用間接法（即脈沖響應不變法和雙線性變換法），但應用最廣泛的是雙線性變換法。（2）此次實踐我掌握了IIR數(shù)字濾波器的基本設計過程：先將給定的數(shù)字濾波器的指標轉換成過渡模擬濾波器的指標； 設計過渡模擬濾波器；將過渡模擬濾波器系統(tǒng)函數(shù)轉換成數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)。（3）此次實踐使用了MATLAB進行濾波器的設計，它使設計濾波器變得簡單方便，不需要用戶去調用濾波器設置的函數(shù)，只需要輸入指標，就能的得到滿足條件的濾波器。（4）通過運行結果認識了脈沖響應不變法與雙線性變換法的區(qū)別，即脈沖響應不變法不能用于設計高通濾波器和帶通濾波器，因為它們會發(fā)生頻譜混疊，而雙線性變換法卻不會，但它會使濾波器的頻響曲線發(fā)