版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領
文檔簡介
1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。FIR數(shù)字濾波器的設計-第九章FIR數(shù)字濾波器的設計有限長單位脈沖響應濾波器的特點:線性相位濾波.1.線性相位FIR數(shù)字濾波器、特點1.線性相位FIRDF含義設濾波器的脈沖響應為SKIPIF10,長為N.則SKIPIF10,再表成SKIPIF10其中SKIPIF10(可正負,SKIPIF10)稱為幅度特性函數(shù),SKIPIF10稱為相位特性函數(shù).注:不是SKIPIF10如SKIPIF10的SKIPIF10它的SKIPIF10為SKIPIF10,SKIPIF10為SKIPIF10.若SKIPIF10,SKI
2、PIF10是與采樣點數(shù)N有關的常數(shù),則稱濾波器是線性相位的.系統(tǒng)的群時延定義為:SKIPIF10.對線性相位濾波器,群時延是常數(shù).2.線性相位的條件(1)SKIPIF10的特點設濾波器是線性相位的,則應有SKIPIF10即SKIPIF10從而有SKIPIF10上面二式相除且整理為SKIPIF10移項化簡為SKIPIF10求得一種情形:當SKIPIF10關于SKIPIF10奇對稱時,上式為零.SKIPIF10是偶對稱的.即滿足SKIPIF10.此時SKIPIF10.在SKIPIF10偶對稱的條件下,再分SKIPIF10和SKIPIF10(2)SKIPIF10的特點數(shù)學推導見參考文獻1,下面只給出
3、結論.當SKIPIF10是奇數(shù)時,SKIPIF10當SKIPIF10是偶數(shù)時,SKIPIF10所以在SKIPIF10偶對稱的條件下,濾波器有兩種形式(對SKIPIF10,是低通濾波器,可轉換成高通,帶通,帶阻濾波器)(對SKIPIF10也是低通濾波器,但不可轉換成高通,帶阻濾波器).(3)零點分布特點(SKIPIF10偶對稱)SKIPIF10SKIPIF10由此可得,對SKIPIF10,若SKIPIF10,則SKIPIF10.由SKIPIF10是實數(shù)列,得SKIPIF10是實系數(shù)的,所以,有三種情形的零點.例如hn=13531;zplane(hn,1);(4)極點均在SKIPIF10,且為SK
4、IPIF10階的,系統(tǒng)必穩(wěn)定.因為SKIPIF10.(5)網(wǎng)絡結構特點由SKIPIF10對SKIPIF10的對稱性,推得當SKIPIF10為偶數(shù)時,SKIPIF10當SKIPIF10為奇數(shù)時,SKIPIF10例如當SKIPIF10時,SKIPIF10SKIPIF10.可有如下網(wǎng)絡結構.直接型省了2個乘法器當SKIPIF10時,情形類似,見書P185.2用窗函數(shù)設計FIR數(shù)字濾波器線性相位的FIR時域要求是SKIPIF10對稱性.本節(jié)討論如何在幅頻特性上逼近期望濾波器.以低通為例.設SKIPIF10,則SKIPIF10SKIPIF10一般為片斷函數(shù),故SKIPIF10無限長,需處理.1.基本方法
5、(1)提出希望頻率響應函數(shù)線性相位,具有片斷特點,即SKIPIF10(2)算出SKIPIF10SKIPIF10SKIPIF10(無限長)(3)加窗SKIPIF10,長SKIPIF10,得SKIPIF10(*)要線性相位,就要SKIPIF10關于SKIPIF10偶對稱,而SKIPIF10關于SKIPIF10偶對稱,故要求SKIPIF10所以要求SKIPIF10關于SKIPIF10偶對稱.再回過來檢驗SKIPIF10是否滿足精度要求.若基本滿足,則依截取的SKIPIF10,制硬件,編軟件.2.窗函數(shù)法的性能分析由(*)式知,取點一樣時,逼近性質與窗形(值)有關.下面分析當SKIPIF10時的頻率性
6、質.由SKIPIF10,得SKIPIF10SKIPIF10SKIPIF10.其中SKIPIF10,SKIPIF10.代入卷積SKIPIF10SKIPIF10SKIPIF10SKIPIF10SKIPIF10,故SKIPIF10,SKIPIF10.相位是線性的.實際幅度=希望幅度*窗函數(shù)幅度.卷積=對每個SKIPIF10,求一積分,其值記為SKIPIF10.故有如下圖形演示.右圖為當SKIPIF10時,SKIPIF10的幅頻圖.阻帶最小衰減21dB,一般不滿足實際工程需要.過渡帶寬SKIPIF10(歸一化),這可以通過增加N來減小.這是窗函數(shù)設計的一個指標.3.典型窗函數(shù)下面給出各種窗函數(shù)的表達式
7、、時域波形、幅度特性,以及理想濾波器加窗后的波形和幅度特性.以下均設低通濾器SKIPIF10的SKIPIF10.(1)矩形窗SKIPIF10,已求得SKIPIF10,SKIPIF10矩形波形矩形波形的幅頻特性%矩形窗時域波形N=31;w=rectwin(N);n=0:30;subplot(1,2,1);stem(n,w);axis(03301.3);gridon;%矩形窗頻域特性hw,w=freqz(w,1);subplot(1,2,2);plot(w/pi,20*log10(abs(hw)/abs(hw(1);axis(01-600);gridon;pause;%理想濾波器加窗后采樣序列wc
8、=pi/2;N=31;n=0:30;t=(N-1)/2;hdn=sin(wc*(n-t)./(pi*(n-t);hdn(16)=0.5;%補點;subplot(1,2,1);stem(n,hdn);axis(033-0.20.8);gridon;%濾波器加窗后的頻域特性hw,w=freqz(hdn,1);subplot(1,2,2);plot(w/pi,20*log10(abs(hw)/abs(hw(1);axis(01-608);gridon;理想濾波器時域采樣加窗后濾波器的頻率特性過渡帶寬度SKIPIF10最小衰減SKIPIF10.當SKIPIF10時矩形窗的幅頻特為SKIPIF10與N成
9、反比,要改SKIPIF10,需另選.(2)三角窗(BartlettWindow)SKIPIF10SKIPIF10SKIPIF10各指標為:SKIPIF10.(3)升余弦窗(漢寧窗,hanningwindow)SKIPIF10,各指標為:SKIPIF10(4)改進升余弦窗(海明窗,hanningwindow)SKIPIF10,SKIPIF10(5)布萊克曼窗(blackmanwindow)SKIPIF10,各指標為:SKIPIF10.為便于選擇使用,將5種窗函數(shù)基本參數(shù)列于下表.類型窗函數(shù)的旁瓣峰值SKIPIF10過渡帶寬度SKIPIF10加窗后濾波器的阻帶最小衰減SKIPIF10rectwin
10、134/N21bartlet三角258/N25hanning318/N44hamming418/N53blackman5712/N74如阻帶最小衰減SKIPIF10,過渡帶寬度SKIPIF10.則選布萊克曼窗,且由SKIPIF10,得SKIPIF10.事實上,還有很多窗形可供選擇.見P193.4.設計步驟(1)由阻帶指標選窗型w,由過渡帶寬度選點數(shù)N,(2)構造要逼近的SKIPIF10,構造SKIPIF10(對低通)應使SKIPIF10(3)計算SKIPIF10(4)加窗SKIPIF10.例1用窗函數(shù)法設計線性相位高通FIRDF,指標為通帶截止頻率:SKIPIF10;通帶最大衰減:SKIPIF
11、10.阻帶截止頻率:SKIPIF10;阻帶最小衰減:SKIPIF10解(1)根據(jù)阻帶指標,可選漢寧和海明窗,我們選海明窗,由SKIPIF10,SKIPIF10,對高通濾波器,必須取奇數(shù)SKIPIF10.故有SKIPIF10.(2)SKIPIF10,SKIPIF10,則要逼近SKIPIF10(全通-低通)(3)求SKIPIF10SKIPIF10SKIPIF10表示全通濾波器低通濾波器(4)加窗SKIPIF10(見書,略)上述過程可用Matlab中的命令fir1來實現(xiàn).格式1:hn=fir1(N,wc,ftype,window(N+1);ftype可選high,stop;window窗名,默認ha
12、mming.格式2:hn=fir1(N,wc);階數(shù)為N,6dB截止頻率wc(01)的低通濾波器.(注h(n)的長度為N+1)當wc=wc1,wc2時,為帶通濾波器.例如上例的命令為(注設計時,對作歸一化)wc=29/66;N=32;%N=h(n)的長度-1hn=fir1(N,wc,high);subplot(1,2,1);n=0:32;stem(n,hn);axis(032-0.40.6);gridon;hw,w=freqz(hn,1);subplot(1,2,2);plot(w/pi,20*log10(abs(hw);axis(01-805);gridon;注對高通,帶阻,階數(shù)必須為偶數(shù).
13、例2用窗函數(shù)法設計一個FIR帶通濾波器,指標為阻帶下截止頻率:SKIPIF10;阻帶最小衰減SKIPIF10通帶下截止頻率:SKIPIF10;通帶最大衰減SKIPIF10通帶上截止頻率:SKIPIF10;阻帶上截止頻率:SKIPIF10;解由阻帶衰減指標,選blackman窗,由過度帶寬SKIPIF10,得SKIPIF10,通帶區(qū)間約定用SKIPIF10表示,計算如下SKIPIF10程序命令為wls=0.2*pi;wlp=0.35*pi;wup=0.65*pi;B=wlp-wls;N=ceil(12*pi/B);wp=wlp/pi-6/N,wup/pi+6/N;hn=fir1(N-1,wp,b
14、lackman(N);subplot(1,2,1);n=0:79;stem(n,hn);axis(080-0.40.4);gridon;hw,w=freqz(hn,1);subplot(1,2,2);plot(w/pi,20*log10(abs(hw);axis(01-1005);gridon;例3用窗函數(shù)法設計FIR低通濾波器,實現(xiàn)對模擬信號采樣后進行數(shù)字低通濾波,對模擬信號的指標通帶截止頻率:SKIPIF10;阻帶截止頻率:SKIPIF10;阻帶最小衰減:SKIPIF10;采樣頻率:SKIPIF10.選合適窗函數(shù),求出SKIPIF10,并畫出幅頻衰減曲線和相頻特性曲線.解(1)轉換成數(shù)字頻
15、率為通帶數(shù)字截止頻率:SKIPIF10;阻帶數(shù)字截止頻率:SKIPIF10;阻帶最小衰減:40dB;過渡帶寬度:SKIPIF10.(2)由衰減:40dB,選hamming窗,由SKIPIF10,得SKIPIF10.(3)確定SKIPIF10,命令如下:fp=2000;fs=3000;Fs=10000;wp=2*pi*fp/Fs;ws=2*pi*fs/Fs;B=ws-wp;N=ceil(8*pi/B);wc=(wp+B/2)/pi;hn=fir1(N-1,wc);n=0:N-1;subplot(1,2,1);stem(n,hn,.);gridon;hw,w=freqz(hn,1);subplot
16、(1,2,2);plot(w/pi,20*log10(abs(hw);gridon;axis(01-1004);w=-2.2:0.01:2.2;wg=sin(31*w/2)./sin(w/2);wg(221)=31;plot(w,wg);axis(-2.52.2-1032);%理想濾波器的頻域特性.ezplot(int(sin(w-x)*16)/sin(w-x)/2)/6.28,-pi/4,pi/4),-1.71.7);加窗后的幅度函數(shù)的頻域特性.附錄1對稱性數(shù)據(jù)P183n13=0:1:12;%P183h13=-0.05-0.0300.080.160.250.280.250.160.080-0.03-0.05;subplot(1,2,1);stem(n13,h13);axis(013-0.10.3)n12=0:1:11;h12=-0.05-0.0300.080.160.250.250.160.080-0.03-0.05;subplot(1,2,2);stem(n12,h12);axis(013-0.10.3)2對稱性數(shù)據(jù)P1
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 招標合同的相關法律規(guī)定
- 2024年版的勞務派遣協(xié)議書:詳細合同樣本
- 2024年物業(yè)公司轉讓協(xié)議
- 投資雙方協(xié)議書樣本
- 土地使用權購買合同樣本
- 綠色蔬菜交易合同參考
- 房產租賃與抵押借款協(xié)議
- 教職工培訓進修協(xié)議書范例
- 施工合同情勢變更導致的工程質量問題分析
- 建筑工地施工勞務承包協(xié)議書
- 遼寧省撫順市2024-2025學年人教版八年級上冊數(shù)學期中模擬試題(含答案)
- GB/T 19609-2024卷煙用常規(guī)分析用吸煙機測定總粒相物和焦油
- (高清版)DB34∕T 1146-2010 保溫裝飾一體板外墻外保溫系統(tǒng)
- 雕梁畫棟 課件 2024-2025學年人美版(2024)初中美術七年級上冊
- 部編版小學語文六年級上冊第六單元整體解讀與教學規(guī)劃
- 人教版物理九年級全一冊17.2歐姆定律 教學設計
- 期中模擬練習(試題)-2024-2025學年蘇教版二年級上冊數(shù)學
- (正式版)SH∕T 3548-2024 石油化工涂料防腐蝕工程施工及驗收規(guī)范
- 教育新篇章:數(shù)字化轉型
- 個人住房貸款提前還款月供及節(jié)省利息EXCEL計算
- GA/T 1073-2013生物樣品血液、尿液中乙醇、甲醇、正丙醇、乙醛、丙酮、異丙醇和正丁醇的頂空-氣相色譜檢驗方法
評論
0/150
提交評論