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(基于matlab的FIR数字滤波器的设计)(最终版) (基于matlab的FIR数字滤波器的设计)(最终版)

格式:word 上传:2022-06-25 13:47:23

《(基于matlab的FIR数字滤波器的设计)(最终版)》修改意见稿

1、“.....根据算法,求解逼近问题。④利用傅立叶逆变换计算出单位取样响应。第章结果分析窗函数法仿真结果图窗函数设计的低通滤波器频率响应结果分析可以看出,采用特殊的窗函数如窗,可以减小效应,但同时也会使滤波器的过度带变宽。波动幅度取决于窗函数幅度频谱旁瓣的相对幅度,而波纹的多少取决于窗函数旁瓣的多少。以上两点是就是窗函数直接截断引起的截断效应在频域的反映,截断效应直接影响滤波器的性能,因为通带内的波动会影响滤波器痛带中的平稳性,阻带内的波动则影响阻带最小衰减,因此,减少截断效应也是数字滤波器设计的关键之。频率采样法图的单位取样响应图的低通衰减幅频特性结果分析图为在间断点处增加个过渡点后的情况。从图,中可以看出滤波器的带外衰减指标有了明显的改善,但这同时增加了滤波器的过渡带宽。所以,在带外衰减和过渡带宽这两个指标之间需要有个折衷。因频率取样点都局限在的整数倍点上......”

2、“.....这种方法受到限制,比较死板。充分加大,可以接近任何给定的频率,但计算量和复杂性增加。频率采样法偏离设计指标明显,阻带衰减最小,只有适当选取过渡带样点值,才会取得较好的衰耗特性最优化设计图滤波器输出的幅频及相频响应特性结果分析在设计中,如果该滤波器的特性不满足要求,那么,原有参数必须作适当调整。这在程序中很容易实现,只需对参数进行重新设定,就可以得到新条件下滤波器的特性。采用最优化设计方法时大大减小了滤波器的阶数,从而减小了滤波器的体积,并最终降低了滤波器的成本。这样使得设计出来的滤波器更为简单经济。因而在实际的滤波器设计中,这种最优化方法是完全可行的。在实际应用中,如果需要对信号源进行特定的滤波,并要检验滤波效果,应用传统方法实施起来比较繁琐。在环境下,可先用软件模拟产生信号源,再设计滤波器对其进行滤波。同样是设计个低通数字滤波器......”

3、“.....阻带特性不满足设计要求,只有当滤波器阶数较高时,使用海明窗和凯塞窗基本可以达到阻带衰耗要求频率采样法偏离设计指标最明显,阻带衰减最小,而且设计比采用窗函数法复杂。只有适当选取过渡带样点值,才会取得较好的衰耗特性利用等波纹切比雪夫逼近法则的设计可以获得最佳的频率特性和衰耗特性,具有通带和阻带平坦,过渡带窄等优点。综上所述,滤波器很容易实现具有严格线性相位的系统,使信号经过处理的单位取样响应,画出的低通衰减幅频特性最优化设计实现程序采样频率通带波纹阻带波纹截止频率期望的幅度调用最优设计法中函数后不产生相位失真,舍入误差小,而且稳定,因此越来越受到广泛的重视。软件的诞生,使数字信号处理系统的分析与设计得简单,它已经成为电子工程师必备的个工具软件。参考文献张亚妮基于的数字滤波器设计辽宁工程技术大学学报饶志强......”

4、“.....,频率采样法实现程序给出滤波器的参数计算理想低通滤波器的截止频率,在两边过渡带取值为的采样点计算单位冲激响应画出面的任何位置。优点很容易获得严格的线性相位,避免被处理的信号产生相位失真,这特点在宽频带信号处理阵列信号处理数据传输等系统中非常重要可得到多带幅频特性极点全部在原点永远稳定,无稳定性问题任何个非因果的有限长序列,总可以通过定的延时,转变为因果序列,所以因果性总是满足无反馈运算,运算误差小。缺点因为无极点,要获得好的过渡带特性,需以较高的阶数为代价无法利用模拟滤波器的设计结果,般无解析设计公式,要借助计算机辅助设计程序完成。滤波器的种类数字集成电路滤波器种是使用单片通用数字滤波器集成电路,这种电路使用简单,但是由于字长和阶数的规格较少,不易完全满足实际需要。虽然可采用多片扩展来满足要求......”

5、“.....设计数字滤波器的任务就是寻求个因果稳定的线性时不变系统,使其系统函数具有指定的频率特性。芯片滤波器另种是使用芯片。芯片有专用的数字信号处理函数可调用,实现滤波器相对简单,但是由于程序顺序执行,速度受到限制。而且,就是同公司的不同系统的芯片,其编程指令也会有所不同,开发周期较长。图滤波器可编程滤波器还有种是使用可编程逻辑器件,。有着规整的内部逻辑块整列和丰富的连线资源,特别适合用于细粒度和高并行度结构的滤波器的实现,相对于串行运算主导的通用芯片来说,并行性和可扩展性都更好。第章数字滤波器设计滤波器设计的任务是选择有限长度的,使传输函数满足定的幅度特性和线性相位要求。由于滤波器很容易实现严格的线性相位,所以数字滤波器设计的核心思想是求出有限的脉冲响应来逼近给定的频率响应......”

6、“.....窗函数法设计数字滤波器的最简单的方法是窗函数法,通常也称之为傅立叶级数法。数字滤波器的设计首先给出要求的理想滤波器的频率响应,设计个数字滤波器频率响应,去逼近理想的滤波响应。然而,窗函数法设计数字滤波器是在时域进行的,因而必须由理想的频率响应推导出对应的单位取样响应,再设计个数字滤波器的单位取样响应去逼近。设计过程如下前种最优化准则,但由于吉布斯效应的存在,使其根本不能满足设计的要求。为了满足设计的要求,可以采用其它的窗函数来消除吉布斯效应,但此时的设计已经不能满足该最优化准则了。因此,要完成的最优化设计,只能采用后种优化准则来实现。等波纹切比雪夫逼近准则在滤波器的设计中,通常情况下通带和阻带的误差要求是不样的。等波纹切比雪夫逼近准则就是通过对通带和阻带使用不同的加权函数......”

7、“.....从而实现其最大误差在满足性能指标的条件下达到最小值。尽管窗函数法与频率采样法在数滤波器的设计中有着广泛的应用,但两者不是最优化的设计。通常线性相位滤波在不同的频带内逼近的最大容许误差要求不同。等波纹切比雪夫逼近准则就是通过通带和阻带使用不同的加权函数,实现在不同频段通常指的是通带和阻带的加权误差最大值相同,从而实现其最大误差在满足性能指标的条件下达到最小值,即使得和之间的最大绝对误差最小。等波纹切比雪夫逼近是采用加权逼近误差,它可以表示为其中,为逼近误差加权函数在误差要求高的频段上,可以取较大的加权值,否则,应当取较小的加权值。尽管按照数字滤波器单位取样响应的对称性和的奇偶性,数字滤波器可以分为种类型,但滤波器的频率响应可以写成统的形式其中,∈为幅度函数,且是个纯实数,表达式也可以写成统的形式其中,为的固定函数......”

8、“.....仿真函数利用数字信号处理工具箱中的和函数可以实现的最优化设计。在此先介绍这两个函数,功能利用函数可以通过估算得到滤波器的近似阶数,归化频率带边界,频带内幅值及各个频带内的加权系数。输入参数为频带边缘频率,为各个频带所期望的幅度值,是各个频带允许的最大波动。功能利用函数可以得到最优化设计的的系数,输入参数是滤波器的阶数,参数含义说明同。是所设计的滤波器类型,它除了可以设计普通的滤波器外,它还可以设计数字希尔钞特变换器以及数字微分器。实际设计中,由于函数可跑高估或低估滤波器的阶数,因此在得到滤波器的系数后,必须检查其阻带最小衰减是否满足设计要求。如果加窗的作用是通过把理想滤波器的无限长脉冲响应乘以窗函数来产生个被截断的脉冲响应,即并且对频率响应进行平滑。工具箱提供的窗函数有矩形窗三角窗布拉克曼窗汉宁窗海明窗凯塞窗切比雪夫窗......”

9、“.....但当这个窗函数为矩形时,得到的滤波器幅频响应会有明显的效应,并且任意增加窗函数的长度即滤波器的抽头数效应也不能得到改善。为了克服这种现象,窗函数应该使设计的滤波器频率特性的主瓣宽度应尽量窄,且尽可能将能量集中在主瓣内窗函数频率特性的旁瓣趋于的过程中,其能量迅速减小为零。频率采样法频率采样法是从频域出发,根据频域采样定理,对给定的理想滤波器的频率响应加以等间隔的抽样,得到,再利用可求得滤波器的系统函数及频率响应。而在各采样点间的频率响应则是其的加权内插函数延伸叠加的结果。但对于个无限长的序列,用频率采样法必然有定的逼近误差,误差的大小取决于理想频响曲线的形状,理想频响特性变换越平缓,则内插函数值越接近理想值,误差越小。为了提高逼近的质量,可以通过在频率相应的过渡带内插入比较连续的采样点,扩展过渡带使其比较连续......”

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