matlab設(shè)計低通濾波器

個matlab程序怎么編？〔設(shè)計低通濾波器〕通帶邊緣頻率10khz阻帶邊緣頻率22khz阻帶衰減 75db采樣頻率 50khz要求設(shè)計這個低通濾波器畫出脈沖響應(yīng)的圖形還有濾波器的外形具體程序怎么編？感謝各位大蝦的教育?。?！最正確答案試驗?zāi)康牧私鈹?shù)字信號處理系統(tǒng)的一般構(gòu)成；把握奈奎斯特抽樣定理。試驗儀器YBLD智能綜合信號源測試儀1臺1臺MCOM－TG305數(shù)字信號處理與現(xiàn)代通信技術(shù)試驗箱1臺PC機〔MATLAB、MCOM－TG305配套試驗軟件〕1臺試驗原理一個典型的DSPA/D和D/A兩局部。這是由于自然界的信號，如聲音、圖像等大多是模擬信號，因此需要將其數(shù)字化后進展數(shù)字信號處理，模擬信號的數(shù)字化即稱為A/D轉(zhuǎn)換。數(shù)字信號處理后的數(shù)據(jù)可能需復(fù)原為模擬信號，這就需要進展D/AA/D和D/A兩局部的簡化數(shù)字信號處理系統(tǒng)功能如圖1所示。A/DA/D轉(zhuǎn)換中需解決的以下幾個重應(yīng)當如何選擇？奈奎斯特抽樣定理〔即低通信號的均勻抽樣定理〕告知我們，一個頻帶限制在0至fx以內(nèi)x(t)fs≥2fx的抽樣速率進展均勻抽樣，則x(t)可以由抽樣后的信號xs(t)xs(t)x(t)的成分，可以通過適當?shù)牡屯V波器不失真地恢復(fù)出x(t)。fs=2fx稱為奈奎斯特速率。低通譯碼編碼量化抽樣輸入信號樣點輸出濾波輸出A/D〔模數(shù)轉(zhuǎn)換〕D/A〔數(shù)模轉(zhuǎn)換〕1低通采樣定理演示為便利實現(xiàn)，試驗中更換了一種表現(xiàn)形式，即抽樣頻率固定〔10KHz〕，通過轉(zhuǎn)變輸入模擬率之間的關(guān)系，來驗證低通抽樣定理。試驗內(nèi)容軟件仿真試驗：編寫并調(diào)試MATLAB程序，分析有關(guān)參數(shù)，記錄有關(guān)波形。硬件試驗：輸入不同頻率的正弦信號，觀看采樣時鐘波形、輸入信號波形、樣點輸出波形和濾波輸出波形。MATLAB參考程序和仿真內(nèi)容%*******************************************************************%%f—余弦信號的頻率%M—2FFT冪次數(shù)N=2^M2FFT分析%2.Fs%*******************************************************************%functionsamples(f,Fs,M)N=2^M;%fft點數(shù)=取樣總點數(shù)Ts=1/Fs;%取樣時間間隔T=N*Ts;%取樣總時間=取樣總點數(shù)*取樣時間間隔n=0:N-1;t=n*Ts;Xn=cos(2*f*pi*t);subplot(2,1,1);stem(t,Xn);axis([0T1.1*min(Xn)1.1*max(Xn)]);xlabel(”t-->”);ylabel(”Xn”);Xk=abs(fft(Xn,N));subplot(2,1,2);stem(n,Xk);axis([0N1.1*min(Xk)1.1*max(Xk)]);xlabel(”frequency-->”);ylabel(”!Xk!”);%*******************************************************************%假設(shè)有一個1Hz的余弦信號y=cos(2*π*)對其用4Hz的采樣頻率進展采樣，共采樣32點，只需執(zhí)行samples(1,4,5)，即可得到仿真結(jié)果。軟件仿真試驗內(nèi)容如下表所示：仿真參數(shù)fFsWo(計算)〔1，4，5〕另外記錄圖形，并標圖號〔1，8，5〕〔2，8，6〕自選硬件試驗步驟fs10KHz4.5KHz。1f2TP2〔模擬輸入端，將示波器通道一探頭接至2TP6〔采樣時鐘〕端觀看采樣時鐘波形，示波器通道二探頭接至2TP2觀看并記錄輸入信號波形。2、將示波器通道二探頭接至2TP3觀看并記錄樣點輸出波形。3、將示波器通道二探頭接至2TP4觀看并記錄濾波輸出波形。4、依據(jù)采樣定理，分f=fs/8、f=fs/4、f=fs/23種狀況更改正弦信號頻率，重復(fù)步驟2至3。514。思考題1、爭論在仿真試驗中所計算的數(shù)字域頻率Wo和Xk的圖形中非零譜線位置之間的對應(yīng)關(guān)系。2、爭論在仿真試驗中自選參數(shù)的意義。3、將在2TP2端加方波信號后的恢復(fù)波形，與一樣頻率的正弦信號的恢復(fù)波形相比，能夠得出哪些結(jié)論？FFT頻譜分析試驗試驗?zāi)康耐ㄟ^試驗加深對快速傅立葉變換〔FFT〕根本原理的理解。了解FFT點數(shù)與頻譜區(qū)分率的關(guān)系，以及兩種加長序列FFT與原序列FFT的關(guān)系。試驗儀器YBLD智能綜合信號源測試儀1臺雙蹤示波器1臺MCOM－TG3051臺PC機〔MATLAB、MCOM－TG305配套試驗軟件〕1臺試驗原理離散傅里葉變換〔DFT〕和卷積是信號處理中兩個最根本也是最常用的運算，它們涉及到信DFT之間有著互通的聯(lián)系：卷積可化為DFTDFT來實現(xiàn)，DFT也可化為卷積來實現(xiàn)。Nx(n)DFT變換對定義為：在DFT運算中包含大量的重復(fù)運算。FFT算法利用了蝶形因子WN的周期性和對稱性，從而加快了運算的速度。FFTDFT分解為短序列的DFT。NDFT先分2N/2DFTN/2DFT2N/4DFT。依據(jù)此規(guī)律，最小變換的點數(shù)即所謂的“基數(shù)〔radix〕。”因此，基數(shù)為2的FFT算法的最小變換〔或稱蝶形〕2點DFTN點FFT，對應(yīng)于N個輸入樣值，有N個頻域樣值與之對應(yīng)。一般而言，F(xiàn)FT算法可以分為時間抽取〔DIT〕FFT和頻率抽取〔DIF〕兩大類。在實際計算中，可以承受在原來序列后面補0的加長方法來提高FFT的區(qū)分率；可以承受FFT的幅度。試驗內(nèi)容軟件仿真試驗：分別觀看并記錄正弦序列、方波序列及轉(zhuǎn)變FFT的點數(shù)后的頻譜；分別2種加長序列等信號的頻譜。硬件試驗：分別觀看并記錄正弦信號、方波信號及轉(zhuǎn)變FFT的點數(shù)后的頻譜。MATLAB參考程序和仿真內(nèi)容%*******************************************************************%function[x]=ffts(mode,M)Nfft=2^M;%Nfft0數(shù)組ifmode==1forn=0:Nfft-1x(n+1)=sin(2*pi*n/Nfft);endend%Nfft的單周期正弦序列ifmode==2forn=0:Nfft-1x(n+1)=sin(4*pi*n/Nfft);endend%Nfft的雙周期正弦序列ifmode==3forn=0:Nfft/2-1x(n+1)=sin(4*pi*n/Nfft);endend%Nfft/20序列。ifmode==4forn=0:Nfft-1x(n+1)=square(2*pi*n/Nfft);endendifmode==5forn=0:Nfft-1x(n+1)=square(2*pi*n/Nfft);endendifmode==6forn=0:Nfft/2-1x(n+1)=square(4*pi*n/Nfft);endendn=0:Nfft-1;subplot(2,1,1);stem(n,x);axis([0Nfft-11.1*min(x)1.1*max(x)]);xlabel(”Points-->”);ylabel(”x(n)”);X=abs(fft(x,Nfft));subplot(2,1,2);stem(n,X);axis([0Nfft-11.1*min(X)1.1*max(X)]);xlabel(”frequency-->”);ylabel(”!X(k)!”);%*******************************************************************%假設(shè)需觀看方波信號的頻譜，對一個周期的方波信號作32點的FFT，則只需在MATLAB的命令窗口下鍵入：[x]=ffts(21,5)，程序進展模擬，并且輸出FFT的結(jié)果。關(guān)于軟件仿真試驗內(nèi)容，建議在完成大量仿真例子的根底上，選擇能夠表達試驗要求的4個以上的例子進展記錄。例如要觀看后面補0的加長方法來提高FFT的區(qū)分率的現(xiàn)象，可ffts(4,5)和ffts(6,6)兩個例子。硬件試驗步驟11輸出端。在保證明驗箱正確加電且串口電纜連接正常的狀況下，運行數(shù)字信號處理與DSP應(yīng)用試驗開發(fā)軟件，在“數(shù)字信號處理試驗”菜單下選擇“FFT頻譜分析”子菜單，消滅顯示FFT頻譜分析功能提示信息的窗口。用低頻信號產(chǎn)生器產(chǎn)生一個1KHz的正弦信號。選擇FFT頻譜分析與顯示的點數(shù)為64點，開頭進展FFT運算。此后，計算機將周期性DSPFFT數(shù)據(jù)并繪圖顯示改信號源頻率，觀看并記錄頻譜圖的變化。選擇FFT的點數(shù)為128點，觀看并記錄頻譜圖的變化。4~6。1KHz4~步驟7。留意：應(yīng)依據(jù)試驗fs10KHz和方波信號的頻帶寬度選擇方波信號的頻率。本硬件試驗要進展兩種信號，每個信號兩種頻率，每個信號兩種點數(shù)等共8次具體試驗內(nèi)容，性質(zhì)能夠表達試驗要求的4個以上的例子進展記錄。思考題對同一個信號，不同點數(shù)FFT觀看到的頻譜圖有何區(qū)分？序列加長后FFT與原序列FFT的關(guān)系是什么，試推導(dǎo)其中一種關(guān)系。用傅立葉級數(shù)理論，試說明正弦信號頻譜和方波信號頻譜之間的關(guān)系。IIR濾波器設(shè)計試驗試驗?zāi)康耐ㄟ^試驗加深對IIR濾波器根本原理的理解。IIRMATLAB仿真程序。試驗儀器YBLD智能綜合信號源測試儀1臺1臺MCOM－TG305數(shù)字信號處理與現(xiàn)代通信技術(shù)試驗箱1臺PC機〔MATLAB、MCOM－TG305配套試驗軟件〕1臺試驗原理IIR濾波器有以下幾個特點：IR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)可以寫成封閉函數(shù)的形式。IR數(shù)字濾波器承受遞歸型構(gòu)造，即構(gòu)造上帶有反響環(huán)路。IIR濾波器運算構(gòu)造通常由延時、乘以系數(shù)和相加等根本運算組成，可以組合成直接型、正準型、級聯(lián)型、并聯(lián)型四種結(jié)構(gòu)形式，都具有反響回路。由于運算中的舍入處理，使誤差不斷累積，有時會產(chǎn)生微弱的寄生振蕩。IR數(shù)字濾波器在設(shè)計上可以借助成熟的模擬濾波器的成果，如巴特沃斯、契比雪夫和橢圓濾波器等，有現(xiàn)成的設(shè)計數(shù)據(jù)或圖表可查，其設(shè)計工作量比較小，對計算工具的要求不高。在設(shè)計一個IIR數(shù)字濾波器時，我們依據(jù)指標先寫出模擬濾波器的公式，然后通過確定的變換，將模擬濾波器的公式轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器的公式。IR數(shù)字濾波器的相位特性不好把握，對相位要求較高時，需加相位校準網(wǎng)絡(luò)。在MATLAB下設(shè)計IIR濾波器可使用ButterworthCheby1ICheby2II型濾波器，使用ellipord函數(shù)設(shè)計出橢圓濾波器。下面主要介紹前兩個函數(shù)的使用。與FIR濾波器的設(shè)計不同，IIR濾波器設(shè)計時的階數(shù)不是由設(shè)計者指定，而是依據(jù)設(shè)計者輸入的各個濾波器參數(shù)〔截止頻率、通帶濾紋、阻帶衰減等〕，由軟件設(shè)計出滿足這些參數(shù)的最低濾波器階數(shù)。在MATLAB下設(shè)計不同類型IIR濾波器均有與之對應(yīng)的函數(shù)用于階數(shù)的選擇。一、巴特沃斯IIR濾波器的設(shè)計MATLABIIRbutter函數(shù)。Butter函數(shù)可設(shè)計低通、高通、帶通和帶阻的數(shù)字和模擬IIR濾波器，其特性為使通帶內(nèi)的幅度響應(yīng)最大限度地平坦，但同時損失截止頻率處的下降斜度。在期望通帶平滑的狀況下，butter函數(shù)。butter函數(shù)的用法為：[b,a]=butter(n,Wn,/ftype/)n代表濾波器階數(shù)，Wnbuttord函數(shù)來確定。buttord函數(shù)可在給定濾波器性能的狀況下，求出巴特沃斯濾波器的最小階數(shù)n，同時Wn。buttord函數(shù)的用法為：[n,Wn]=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs)WpWs分別是通帶和阻帶的拐角頻率〔截止頻率〕，01之間。1時代表采樣頻率的一半。RpRs分別是通帶和阻帶區(qū)的波浪系數(shù)。不同類型〔高通、低通、帶通和帶阻〕濾波器對應(yīng)的Wp和Ws值遵循以下規(guī)章：高通濾波器：Wp和Ws為一元矢量且Wp>Ws；低通濾波器：Wp和Ws為一元矢量且Wp<Ws；帶通濾波器：WpWs為二元矢量且Wp<WsWp=[0.2,0.7],Ws=[0.1,0.8];帶阻濾波器：WpWs為二元矢量且Wp>WsWp=[0.1,0.8],Ws=[0.2,0.7]。IIIR濾波器的設(shè)計在期望通帶下降斜率大的場合，應(yīng)使用橢圓濾波器或契比雪夫濾波器。在MATLAB下可使cheby1IIIR濾波器。cheby1函數(shù)可設(shè)計低通、高通、帶通和帶阻契比雪夫I型濾IIR波器，其通帶內(nèi)為等波浪，III型大，但其代價是通帶內(nèi)波浪較大。cheby1函數(shù)的用法為：[b,a]=cheby1(n,Rp,Wn,/ftype/)cheby1IIRcheblord函數(shù)求出濾波器階數(shù)n和截止頻率Wn。cheblord函數(shù)可在給定濾波器性能的狀況下，選擇契比雪夫I型濾波器的最小階和Wn。cheblord函數(shù)的用法為：[n,Wn]=cheblord(Wp,Ws,Rp,Rs)WpWs分別是通帶和阻帶的拐角頻率〔截止頻率〕，01之間。1時代表采樣頻率的一半。RpRs分別是通帶和阻帶區(qū)的波浪系數(shù)。試驗內(nèi)容軟件仿真試驗：編寫并調(diào)試MATLAB程序，選擇不同形式，不同類型的4種濾波器進展仿真，記錄幅頻和相頻特性，比照巴特沃斯濾波器和契比雪夫濾波器。硬件試驗：設(shè)計IIR濾波器，在計算機上觀看沖激響應(yīng)、幅頻特性和相頻特性，然后下載到試驗箱。用示波器觀看輸入輸出波形，測試濾波器的幅頻響應(yīng)特性。MATLAB參考程序和仿真內(nèi)容%*******************************************************************%%mode:1--巴特沃斯低通；2--巴特沃斯高通；3--巴特沃斯帶通；4--巴特沃斯帶阻%5--契比雪夫低通；6--契比雪夫高通；7--契比雪夫帶通；8--契比雪夫帶阻%fp1,fp2：通帶截止頻率，當高通或低通時只有fp1有效%fs1,fs2：阻帶截止頻率，當高通或低通時只有fs1有效%rp:通帶波浪系數(shù)%as:阻帶衰減系數(shù)%sample:采樣率%h:返回設(shè)計好的濾波器系數(shù)%*******************************************************************%function[b,a]=iirfilt(mode,fp1,fp2,fs1,fs2,rp,as,sample)wp1=2*fp1/sample;wp2=2*fp2/sample;ws1=2*fs1/sample;ws2=2*fs2/sample;%N3bdwnifmode<3[N,wn]=buttord(wp1,ws1,rp,as);elseifmode<5[N,wn]=buttord([wp1wp2],[ws1ws2],rp,as);%N3bd頻率wnelseifmode<7[N,wn]=cheb1ord(wp1,ws1,rp,as);else[N,wn]=cheblord([wp1wp2],[ws1ws2],rp,as);end%baifmode==1[b,a]=butter(N,wn);endifmode==2[b,a]=butter(N,wn,/high/);endifmode==3[b,a]=butter(N,wn);endifmode==4[b,a]=butter(N,wn,/stop/);endifmode==5[b,a]=cheby1(N,rp,wn);endifmode==6[b,a]=cheby1(N,rp,wn,/high/);endifmode==7[b,a]=cheby1(N,rp,wn);endifmode==8[b,a]=cheby1(N,rp,wn,/stop/);endset(gcf,/menubar/,menubar);freq_response=freqz(b,a);magnitude=20*log10(abs(freq_response));m=0:511;f=m*sample/(2*511);subplot(3,1,1);plot(f,magnitude);grid;%幅頻特性axis([0sample/21.1*min(magnitude)1.1*max(magnitude)]);ylabel(”Magnitude”);xlabel(”Frequency-->”);phase=angle(freq_response);subplot(3,1,2);plot(f,phase);grid;%相頻特性axis([0sample/21.1*min(phase)1.1*max(phase)]);ylabel(”Phase”);xlabel(”Frequency-->”);h=impz(b,a,32);%32點的單位函數(shù)響應(yīng)t=1:32;subplot(3,1,3);stem(t,h);grid;axis([0321.2*min(h)1.1*max(h)]);ylabel(”h(n)”);xlabel(”n-->”);%*******************************************************************%假設(shè)需設(shè)計一個巴特沃斯低通IIR2KHz，阻帶截止頻率為3KHz，通帶波浪系數(shù)為1，阻帶衰減系數(shù)為2010KHz，則只需在MATLAB的命令窗口下鍵入：[b,a]=iirfilt(1,2023,3000,2400,2600,1,20,10000)程序進展模擬，并且依據(jù)如下挨次輸出數(shù)字濾波器系統(tǒng)函數(shù)的系數(shù)b=b0b1……bna=a0a1……an關(guān)于軟件仿真試驗內(nèi)容，建議在完成大量仿真例子的根底上，選擇能夠表達試驗要求的4個例子進展記錄，系統(tǒng)函數(shù)只要記錄系統(tǒng)的階數(shù)。硬件試驗步驟依據(jù)試驗箱采樣頻率fs為10KHz的條件，用低頻信號發(fā)生器產(chǎn)生一個頻率適宜的低頻111輸入22輸出端。在保證明驗箱正確加電且串口電纜連接正常的狀況下，運行數(shù)字信號處理與DSP應(yīng)用試驗開發(fā)軟件，在“數(shù)字信號處理試驗”菜單下選擇“IIR濾波器”子菜單，消滅提示信息。“幅頻特性”和“相頻特性”按鈕，在窗口右側(cè)觀看IIR可點擊“設(shè)計說明”按鈕。點擊“下載實現(xiàn)”按鈕，IIRIIR濾波器的幅頻特性。依據(jù)輸入濾波器類型，更改低頻信號源的頻率，觀看示波器上輸入輸出波形幅度的變化IIR濾波器的幅頻響應(yīng)特性，看其是否與設(shè)計的幅頻特性全都。更改濾波器類型、濾波器截止頻率等參數(shù)〔4種〕，35。所選擇的MATLAB仿真程序的例子一樣。500Hz3種濾波器，完成如下表要求的功能，并且記錄參數(shù)和波形。功能濾波器類型參數(shù)輸出波形fp1fp2fs1fs23次及以下次數(shù)的諧波另外記錄圖形，并標圖號5次及以下次數(shù)的諧波35次的諧波思考題在試驗箱采樣頻率fs固定為10KHz的條件下，要觀看方波信號頻帶寬度內(nèi)的各個諧波重量，方波信號的頻率最高不能超過多少，為什么？7中輸出信號各個諧波重量，與原來方波信號同樣諧波重量相比，有沒有發(fā)生失真？主要發(fā)生了什么類型的失真？為什么？窗函數(shù)法FIR濾波器設(shè)計試驗試驗?zāi)康耐ㄟ^試驗加深對FIR濾波器根本原理的理解。學(xué)習(xí)使用窗函數(shù)法設(shè)計FIR濾波器，了解窗函數(shù)的形式和長度對濾波器性能的影響。試驗儀器YBLD智能綜合信號源測試儀1臺1臺MCOM－TG305數(shù)字信號處理與現(xiàn)代通信技術(shù)試驗箱1臺PC機〔MATLAB、MCOM－TG305配套試驗軟件〕1臺試驗原理數(shù)字濾波器的設(shè)計是數(shù)字信號處理中的一個重要內(nèi)容。數(shù)字濾波器設(shè)計包括FIR〔有限單位脈沖響應(yīng)〕IIR〔無限單位脈沖響應(yīng)〕濾波器兩種。與IIR濾波器相比，F(xiàn)IR濾波器在保證幅度特性滿足技術(shù)要求的同時，很簡潔做到嚴格的線FIRh(n)NH〔z〕為：H〔z〕z－1N－1zN－1z=0N－1階重H〔z〕FIR濾波器突出的優(yōu)點。FIR濾波器的設(shè)計任務(wù)是選擇有限長度的h(n)。使傳輸函數(shù)H()滿足技術(shù)要求。FIR濾波器的設(shè)計方法有多種，如窗函數(shù)法、頻率采樣法及其它各種優(yōu)化設(shè)計方法，本試驗介紹窗函數(shù)FIR濾波器設(shè)計。窗函數(shù)法是使用矩形窗、三角窗、巴特利特窗、漢明窗、漢寧窗和布萊克曼窗等設(shè)計出標準FIR濾波器。一、firl函數(shù)的使用MATLABFIR濾波器可使用firl函數(shù)。firl函數(shù)以經(jīng)典方法實現(xiàn)加窗線性相位FIR濾波器設(shè)計，它可以設(shè)計出標準的低通、帶通、高通和帶阻濾波器。firl函數(shù)的用法為：b=firl(n,Wn,/ftype/,Window)各個參數(shù)的含義如下：b—濾波器系數(shù)。對于一個n階的FIR濾波器，其n+1個濾波器系數(shù)可表示為：b(z)=b(1)+b(2)z－1+…+b(n+1)z－n。n—濾波器階數(shù)。Wn—截止頻率，0≤Wn≤1，Wn=1對應(yīng)于采樣頻率的一半。當設(shè)計帶通和帶阻濾波器時，Wn=[W1W2],W1≤ω≤W2。ftype—當指定ftypeFtype=highFIR濾波器；ftype=stop時設(shè)計帶阻FIR濾波器。低通和帶通FIRftype參數(shù)。Window—窗函數(shù)。窗函數(shù)的長度應(yīng)等于FIR濾波器系數(shù)個數(shù)，即階數(shù)n+1。二、窗函數(shù)的使用在MATLAB下，這些窗函數(shù)分別為：1．矩形窗：w=boxcar(n)，產(chǎn)生一個n點的矩形窗函數(shù)。2．三角窗：w=triang(n)，產(chǎn)生一個n點的三角窗函數(shù)。n為奇數(shù)時，三角窗系數(shù)為w(k)=當n為偶數(shù)時，三角窗系數(shù)為w(k)=3．巴特利特窗：w=Bartlett(n)，產(chǎn)生一個n點的巴特利特窗函數(shù)。巴特利特窗系數(shù)為w(k)=1n上總以零完畢，而三角窗在這些點上并不為零。實際上，當n為奇數(shù)時bartlett(n)的中心n－2個點等效于triang(n－2)。4．漢明窗：w=