基于MATLAB的FIR帶通濾波器的設(shè)計與仿真(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上基于MATLAB的FIR帶通濾波器的設(shè)計與仿真摘要：利用數(shù)字信號處理理論與方法，基于MATLAB語言，通過實例設(shè)計（FIR數(shù)字帶通濾波器），給出了MATLAB完整程序。實例仿真結(jié)果表明，該帶通濾波器的濾波效果達(dá)到了預(yù)期目的。關(guān)鍵詞：數(shù)字濾波器；帶通；MATLAB；FIR0 引言隨著通信與信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號處理顯得越來越重要，在數(shù)字信號處理中起重要作用并得到廣泛應(yīng)用的是數(shù)字濾波器。數(shù)字濾波器是數(shù)字信號處理的基礎(chǔ)。MATLAB是美國Mathworks公司推出的一套用于工程計算的可視化高性能語言與軟件環(huán)境。MATLAB為數(shù)字濾波器的設(shè)計與仿真提供了有力的條件。它以矩陣

2、計算運算為基礎(chǔ)，把計算、可視化、程序設(shè)計融合到一個交互式的工作環(huán)境中。MATLAB推出的工具箱使各個領(lǐng)域的研究人員可以直觀方便地進(jìn)行科學(xué)研究、工程應(yīng)用等，其中的信號處理（signal processing）、圖像處理（image processing）、小波（wavelet）等工具箱為數(shù)字濾波器研究的蓬勃發(fā)展提供了有力的工具。1 數(shù)字濾波器的優(yōu)點數(shù)字濾波器是指對輸入信號進(jìn)行濾波的硬件和軟件。所謂數(shù)字濾波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器件。與模擬濾波器相比，數(shù)字濾波器的優(yōu)點是：（1）精度和穩(wěn)定性高；（2）系統(tǒng)函數(shù)容易改變，所以靈活性高；（3）不要求阻抗匹配；

3、（4）便于大規(guī)模集成。根據(jù)數(shù)字濾波器單位沖激響應(yīng)函數(shù)的時域特性可分為無限沖激響應(yīng)IIR(Infinite Impulse Response)濾波器和有限沖激響應(yīng)FIR(Finite Impulse Response)濾波器，他們的系統(tǒng)函數(shù)分別為： （1）（2）從結(jié)構(gòu)上看，IIR數(shù)字濾波器采用遞歸結(jié)構(gòu)，F(xiàn)IR數(shù)字濾波器采用非遞歸結(jié)構(gòu)。IIR數(shù)字濾波器的相位特性是非線性的，在數(shù)據(jù)傳輸，圖像處理等攜帶波形的系統(tǒng)對線性相位要求很高，因為涉及到信號的還原。2 FIR數(shù)字濾波器的窗函數(shù)設(shè)計方法FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計是選擇有限長度（長度為N）單位脈沖響應(yīng)h(n),使其傳輸函數(shù)滿足技術(shù)要求。FIR數(shù)字濾波器的

4、設(shè)計問題就是要求所設(shè)計的FIR數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)去逼近所要求的理想濾波器的響應(yīng)。從單位取樣序列來看，就是使所設(shè)計的濾波器的去逼近單位抽樣響應(yīng)序列。而且（3）（4）設(shè)理想低通濾波器的傳輸函數(shù)為，它的表達(dá)式如下：（5）邊界頻率是不連續(xù)點。相應(yīng)的單位取樣響應(yīng)（6）理想低通濾波器的單位抽樣響應(yīng)是無限長的，n的范圍是，且是非因果序列。因此為了構(gòu)造一個有限長度的線性濾波器，只有將截取一段，這實際上是對做加窗處理，即讓與窗函數(shù)的序列相乘。3 實例仿真首先產(chǎn)生有三個正弦成分（15Hz,55Hz和75Hz）的信號，設(shè)計一個FIR帶通濾波器來保留中頻分量55Hz，去除低頻15 Hz和高頻75 Hz。根據(jù)設(shè)計要求

5、，選擇fir1函數(shù)設(shè)計此濾波器，其完整的MATLAB程序如下：t=(0:100)/100;s1=sin(2*pi*15*t);s2=sin(2*pi*55*t);s3=sin(2*pi*75*t);s=s1+s2+s3;axes(position,0.1 0.43 0.5 .23)plot(t,s);axis(0 1 -4 4)xlabel(time/Second,fontsize,8)ylabel(time wave,fontsize,8)set(gca,fontsize,8)grid onb=fir1(38,0.30 0.60)h,f=freqz(b,1,512)axes(position

6、,0.1 0.76 0.5 .23);plot(f*100/pi,20*log10(abs(h);axis(0 100 -100 0)xlabel(frequency/Hz,fontsize,8)ylabel(mag response/Db,fontsize,8)set(gca,fontsize,8)sf=filter(b,1,s)axes(position,0.1 0.1 0.5 .23)plot(t,sf)axis(0.2 0.5 -2 2)xlabel(time/Second,fontsize,8)ylabel(time wave,fontsize,8)set(gca,fontsize,8)4 結(jié)語基于MATLAB信號處理箱函數(shù)可以方便快捷地設(shè)計數(shù)字濾波器，大大減輕了工作量。在設(shè)計過程中，根據(jù)實際濾波器特性，可以隨時改變參數(shù)，以達(dá)到設(shè)計要求。本文基于MATLAB語言，對采用窗函數(shù)設(shè)計的FIR帶