Simulink通信濾波器

1、Simulink通信濾波器主要內(nèi)容:1、濾波器設(shè)計2、模擬濾波器設(shè)計模塊3、數(shù)字濾波器設(shè)計-FDATool1、濾波器設(shè)計1.1什么是濾波器什么是濾波瑞?目的：設(shè)計一個頻率選擇系統(tǒng)使用一些限制來設(shè)計濾波器消除截止頻率之上的噪聲設(shè)置通帶波蚊數(shù)、阻滯衰減數(shù)或者過渡帶寬度減小濾波器階數(shù)精確性較好*任意響應(yīng)選擇和過濾信號是濾波器的重要功能。從頻率域上看，是將有用的信號頻率 成分選擇出來，而阻止其他頻率成分的信號或干擾。濾波器配置濾波器配置仃一化轉(zhuǎn)換：奈全斯特腕率濾波器指標(biāo)通帶內(nèi)波動(Rp)(2)通帶拐角頻率(fp/Wp(歸一化)阻帶起始頻率(fs/Ws)(4)阻帶內(nèi)最小衰減(Rs)注：數(shù)字濾波器的設(shè)計需

2、將上述頻率轉(zhuǎn)換為歸一化頻率:設(shè)采樣頻率為fN ,則 Ws=fs/(f2N) ,Wp= fp /(f；)IIR數(shù)字濾波器與FIR數(shù)字濾波器的區(qū)別單位響應(yīng)IIR數(shù)字濾波器單位響應(yīng)為無限脈沖序列，而FIR數(shù)字濾波器單位響應(yīng)為有限的；FIR濾波器，也就是 非遞歸濾波器”，沒有引入反饋。這種濾波器的 脈沖響應(yīng)是有 限的。幅頻特性IIR數(shù)字濾波器幅頻特性精度很高、不是 線性相位的、可以應(yīng)用于對相位信息不敏 感的音頻信號上；FIR數(shù)字濾波器的幅頻特性精度較之于IIR數(shù)字濾波器低，但是線性相位，就是不同頻率分量的信號經(jīng)過fir濾波器后他們的時間差不變，這是很好的性質(zhì)。實時信號處理FIR數(shù)字濾波器是有限的單位響

3、應(yīng)也有利于對數(shù)字信號的處理，便于編程，用于計算的時延也小，這對實時的信號處理很重要。IIR濾波器IIR濾波器設(shè)計優(yōu)力與FIR漉波器相比，濾波器階數(shù)較低；：非線性相位，利用fil七fill:等函數(shù)可以進(jìn)行補償?shù)湫偷腎IR濾波器類型ButterworthChebyshev Types I and IIElliptic支持模擬和數(shù)字濾波器設(shè)計 (僅支持Bessel模擬濾波器 設(shè)計)，類型：低通、高通 、帶通、帶阻Bessel(1)巴特沃斯型巴特沃斯型濾波器是通帶內(nèi)最大平坦、帶外單調(diào)下降型濾波器 (2)切比雪夫1型切比雪夫1型濾波器是通帶波紋、阻帶單調(diào)下降型的濾波器。(3)切比雪夫2型切比雪夫2型濾波

4、器是通帶內(nèi)單調(diào)、阻帶等波紋型濾波器。(4)橢圓濾波器橢圓型濾波器是通帶、阻帶內(nèi)均為等波紋的濾波器。2模擬濾波器設(shè)計Analog Filter Deign 模塊能夠設(shè)計并實現(xiàn) Buuenvonh、Chebyshev type 1、Chebyshev type IIt或者elliptic類型的低通、高通、帶通或帶阻濾波器中Analog Filter Design模塊的輸入必須為基于采樣的連續(xù)實值標(biāo)量信號。圖7-5 Analog Filter Desigii模塊及其參數(shù)設(shè)定睢參數(shù)：Design method：濾波器的設(shè)計方法,有 Butterworths Chebyshev type I、Cheby

5、shev type 或者elliptic等類型口Filter type：設(shè)定濾波器的類型* 包括 Lowpass、Highpasss Bandpass BandstopoFiller order:設(shè)定濾波器階數(shù)口對于低通和高通濾波器，階數(shù)等于本項參數(shù)值；對于 帶通和帶阻濾波器，階數(shù)為本項參數(shù)值的兩倍口Passband edge frequency ：設(shè)定 Butlrworthr Chebyshev type R elliptic 類型高通、低通 濾波器的通帶邊緣頻率。Lower passband edge frequency ：設(shè)定 Butterworths Chebyshev type k

6、elliptic 類型帶通、 帶阻濾波器的上邊緣頻率口Upper passband edge frequency ：設(shè)定 Butlerworthx Chebyshev type R elliptic 類型帶通、 帶阻濾波器的下邊緣頻率。Stopband edge frequency：設(shè)定Chebyshev type II類型高通、低通濾波器的阻帶邊緣頻率心Lower stopband edge frequency:設(shè)定 Chebyshev type II 類型帶通、帶阻混波器的較低 阻帶邊緣頻率。Upper stopband edge frequency：設(shè)定 Chebyshev type I

7、I 類型帶通、帶阻濾波器的較高 阻帶邊緣頻率口Passband ripple in dB ：設(shè)定 Chebyshev type 1 及 elliptic 類型濾波器的通帶波紋。Stopband attenuation in dB:設(shè)定Chebyshev type II及elliptic類型濾波器的阻帶內(nèi)的衰減力【例 11 x (t) =sin(1000 7tt )+sin(2000 7tt )+sin(3000 7tt )，設(shè)計一個巴特沃斯型模 擬低通濾波器,fp=2400Hz,fs=6000Hz, Rp=3dB, Rs=25dRSOCC-ESccclFunction Block Parame

8、ters: Analog Filter DesignXAnalog Filter Design (mask) (link)Design one of several standard analog filters, implemented in state-space form.ParametersDesign method: ButterworthFilter type: LowpassFilter order: gPassband edge frequency (rad/s):1200+21OK Cancel Help注意：修改仿真參數(shù)，固定步長 1/6000【例2】x (t) =5sin

9、(800 7tt )+2sin(2000日)，設(shè)計一個切比雪夫1型高通模擬濾波 器，采樣率為 8000Hz, fp=1000 Hz, fs=700Hz, Rp=3dB,Rs=20dB.注意：修改仿真參數(shù)，固定步長1/8000,另外，濾波器的采樣率要與系統(tǒng)采樣率及濾波器采樣率一致！ ！濾波器參數(shù):巨 Function Block Parameters: Analog Filter DesignXAnalog Filter Design Cmask) (link)Design one of several standard analog filters, implemented in state-

10、space form.ParametersDesign method: Chebyshev ITFilter type; HighpassFilter order:8Passband edge frequency (rad/s):|500*2*piPassband ripp1e in dB:IFOK Cancel Help3數(shù)字濾波器設(shè)計FDATool 的使用ile Edi t 由alysis; Targets View Window Help盧q昌3 q c弱於x C)E HIS向弁含田廠解Current FiterStrLictu Direct-FormOrder; 16Secbon 1S

11、table: YesSource Deiigntdf Store Filter -i Fitter M&rmeiMegntucie -Responseboooc o-J-owpasS Hi 第 pasgDifferentiator Butterw tEquiripple-Filter O Speciiy C-OptioDensty 16MagnitudeResign Flit| Ready汪忠：(1)該圖像設(shè)計界面下，可以選擇濾波器類型、設(shè)計模型、濾波器階數(shù)、采樣 率、通帶、阻帶，幅度特性等；(2)然后點擊“Design Filter”按鈕進(jìn)行設(shè)計運算；(3)通過圖形界面顯示濾波器幅頻響應(yīng)、相

12、頻響應(yīng)等；Digital Filter Design模塊將實現(xiàn)設(shè)計結(jié)果！3.2 FDATool模塊的使用FDAToolDigitalFUiflr Dtsign圖 7-1 Digital Filter Design 模塊以低通濾波器設(shè)計為例，說明該模塊的使用:步驟：(1)新建一個仿真窗口2、打開 Signal Processing Blockset Filtering 庫】找到 Filter Designs 庫 i 將其中的 Digital Filter Design模塊拖到仿真窗口中口 雙擊DigiUd Filter Design模塊上打開模塊圖形用戶界面何 在圖形用戶界面設(shè)定參數(shù)：Respo

13、nse Type=Lowpass ； Design Methud-FIR , Equiripple ； Filter Order= Mini mum order； Units=Nomialized ( 0 to I )； wpass=(.2 ； wstop=().5o 單擊圖形用戶界面中的Design F由tr按鈕，確定參數(shù)設(shè)定。6 打開 Edit 菜單i 選定 Convert Stmcturu 項,打開 Csiveh Structuir 對話框口T 在對話椎中選定DirecFcrmFlRTraiispoged單擊OK按鈕白(5)為模塊設(shè)定的低通濾波器重新命名注意：完成步驟15,得到的濾波器即

14、可使用。【例3】構(gòu)造由800Hz、1200Hz和2000Hz信號疊加構(gòu)成的原始信號，設(shè)計一個切比雪夫2型帶阻數(shù)字濾波器，采樣率為6000Hz, fp=1000,1500Hz, fs=1200,1300Hz, Rp=3dB, Rs=30dB.注意：(1)數(shù)字示波器對應(yīng)的應(yīng)采用數(shù)字信號源；(2)數(shù)字信號源與數(shù)字濾波器的采樣率應(yīng)設(shè)置一致；(3)數(shù)字信號源輸入的是角頻率，對應(yīng)轉(zhuǎn)換：頻率 *2*pi ;實現(xiàn)框圖：濾波器設(shè)計:Black PaiaMct crus Digit al Filt cr DesignLile Ui t. biolysis Ta.gt3 View Jtindow Kelp口 a3昌

15、口 6、陽郎加X O閱EIS田德杳田廠圈跖。國回應(yīng)_ Current rtter imlwinsljonStructure-Order：Sections: Stable. Source:Drect-Form IL Second-Crder Sections 42YesDesignediStore Filer .Fifter Mam府ger ._ Magntude Response (dB.iDo oap kFrecuency kHz)Designing Filter. DoneFiller OderO斯族麗荷茜W Minimurn orderl QptionwMatch exactly:號cipband 二 |Freouency specliiealonsUnite |hj,Magnitude SfwclflcffljcnsUnft段而同passl: 3Fs： 6000A Stop：3D【例4】構(gòu)造由800Hz、1200Hz和2000Hz信號疊加構(gòu)成的原