实验五 滤波器设计及实现_第1页
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文档简介

1、实验五 滤波器设计及实现一、实验目的：1、 学习MATLAB语言的编程方法及熟悉MATLAB指令；2、 深刻理解卷积运算，利用离散卷积实现连续卷积运算；3、 深刻理解信号与系统的关系，学习MATLAB语言实现信号通过系统的仿 真方法。二、实验任务1、利用MATLAB指令完成对图三系统的频域分析，结合实验三所得xinhao1信号的频谱特征，说明它对xinhao1信号的处理作用。2、已知系统为分析其频域特征，画出其幅频特性曲线和相频特性曲线，根据其滤波特性，设计一实验，对其滤波特性进行仿真验证，并完成该实验。（提示：利用两个不同频率正弦信号的叠加，通过该系统，观察输入和输出信号的幅度变化。当然，两

2、个正弦信号的频率需要根据系统的滤波特性进行选取。部分程序可参考实验二） 三、实验原理及内容1、滤波器的概念在实际电子系统中，往往包含有一些不需要的信号成分，可以把这些成分称为噪声。必须设法将噪声衰减足够小的程度，或者把有用信号挑选出来，常用的方法是使用滤波器。滤波器的实现一般有两种方式：1） 滤波器电路实现。以电子元件构成滤波器电路，将含有噪声的信号作为滤波器电路的输入信号，信号经过该滤波器电路后，噪声被滤除或得到部分抑制，在电路的输出端获得去除噪声后的有用信号。2） 数字滤波器实现。将含噪信号进行采样获得离散信号，利用一定的滤波算法，编制滤波 程序，对含噪信号进行滤波运算，噪声成分在滤波运算

3、中被滤除或得到部分抑制，从而得到有用信号成分的离散信号。若需要，还可以进一步将滤除噪声后的离散信号恢复成为模拟信号。图一 各种滤波器幅频特性曲线2、 常用滤波器电路及MATLAB模拟仿真滤波器电路包括无源和有源两种。有源滤波器与无源滤波器比较，前者输入阻抗大，输出阻抗小，能在负载和信号源间起隔离作用，同时滤波特性前者要比后者好。有源滤波器另一个特点是容易集成化。 1）无源滤波器电路最简单的无源滤波器电路为如下一阶RC电路 图二 RC一阶滤波器电路其中，幅频特性为 相频特性为设R=10K，C=1µF，则其幅频特性曲线和相频特性曲线可通过MATLAB进行仿真b=1；a=0.01 1；fr

4、eqs(b,a)图三 图二电路的频率特性曲线从幅频特性可以看出，该系统为低通滤波器，截止频率为，或，即16HZ以下的信号能够通过，16HZ以上的信号将被抑制。而实际上，从幅频特性还可以看出，从通带到阻带存在一定的过渡带，滤波器滤波效果降低，为获得更好的过渡特性，常采用高阶滤波器。 （a）二阶低通滤波器 （b）二阶高通滤波器 （c）二阶带通滤波器 （d）二阶带阻滤波器 图四 各种常用二阶无源滤波器电路2）有源滤波器电路含有有源器件的滤波器为有源滤波器，常用有源器件为运算放大器，图五为四种常用有源滤波器电路。 （a）二阶低通滤波器 （b）二阶高通滤波器 （c）二阶带通滤波器 （d）二阶带阻滤波器图五 各种常用二阶无源滤波器电路滤波器阶次越高，其滤波效果越好，图六为一阶到四阶滤波器的幅频特性比较，n为阶次，

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