【《基于matlab布拉克曼窗的数字滤波器设计分析》7600字论文】

1基于matlab布拉克曼窗的数字滤波器设计分析 21.1课题背景及目的 21.1.1背景来源 21.1.2目的及意义 21.2国内外研究现状 31.3研究内容 41.4研究方法 42数字滤波器的基本原理 52.1数字滤波器的原理 52.2数字滤波器的分类 5 52.2.2FIR数字滤波器和IIR数字滤波器的比较 63FIR数字滤波器的设计 93.1直接程序设计法 93.2FDAtool法 93.2.1FDAtool的介绍 93.2.2FDAtool法设计FIR数字滤波器 4基于MATLAB的Simulink仿真 21.1课题背景及目的随着移动互联网和移动信息通讯技术的不断进步和产业迅猛发展，利用它们就让你可以从形形色色的高频信号中快速提取并找到所有你需要的高频信号，抑制不必要的信号干扰或高频噪声。IIR信号滤波器虽然它们保留了其他模拟信号滤波器较好的信号幅值处理特性，设计简单有效，但这牺牲一个线性转换相位的基本特点来作为主要成本代价可以获得的，然而现在许多新的数据信号传输、图像信号处理等子系统越来越多地已经要求该处理系统必须同时具备牺牲线性转换相位的基本特点(张豪，刘欣妍，2022)。在这两个特点方面，FIR滤波器由于它们具有独特的结构性能及其优点，它们都具有可以始终无刻保持严密的动态线性化和相位控制特征。通过此次的专业课程设计进一步深入地学习并完全巩固了有关数字信号的设计处理及仿真的相关技术知识，并在此次的课程中使学生能够更好地熟练掌握运用自己的所学相关知识设计技术，于这种状况之中对于应用数字信号滤波器的各项设计技术指标，滤波器的特点以及各项技术设计方案都应该有一个深入的理论认识(赵天宇，张婷娜，2023);为即将正式踏入社会所要参加的设计工作学习奠定坚实基础；熟练掌握设计收集各种材料、消化各种资料、综合设计分析各种材料的使用技巧和计算能力等。众所周知，数字信号滤波器在对大量数字信号的进行处理中也是有着非常重要的核心地位与主导作用，一种途径就是数字滤波器计算采用一种自动化的数字计算机处理软件自动进行，就是把所要进行完成的数字滤波器计算工作都通过应用程序处理让采用自动化的数字计算机软件来自动进行计算实现；二种就是仪器3制造企业设计开发出专门的用于数字化信号处理器的硬件(李佳慧，王家豪，提供的数字信号滤波处理应用工具盒软件来直接设计实现一1.2国内外研究现状源信号射频系统滤波器和电荷转移器等各类类型有源信号射频系统滤波器的射有源射频滤波器的射频系统硬件单片化和射频系统软件集成已经被许多专业射频设计和工程技术人员研制人员实施发展出来并在国内市场开放的心态与合作的意愿，勇于跨越学科界限，携手与平台，为参与者提供资源保障、信息共享与沟通渠道。90年代至今主要业务是一直致力于将各类高频滤波器广泛地实际应用推广到各类以及相关电子产品4提供了稳固的理论支撑，而结论与其的一致性不仅展示了研究方法的严谨程度，也验证了研究预设在实证分析中的可行性。通过系统地收集和深入分析相关数据，本研究在特定范围内提出了创新性的观点，为同行专家及实践者提供了有益的参考和思路。同时，结论的可靠性源于科学的研究设计和严格的研究操作流程，为后续研究提供了有价值的参考。但由于目前为止我国国内缺乏专门从事开发产品研制的技术机构，集成滤波技术及其工艺流程及其所有必需的主要原材料以及制造设备行业也跟着得不了发展进去，使得目前为止我国许多新型集成滤波器的开发研究及其实际应用都与目前国际同步进程在当中的水平发展还可能存在一段短的差距。随着我国现代数字集成电路设计技术的不断发展，各类新型和超大中小规模数字集成电路不断创新出现，使得现代集成电路设计技术与现代计算机数字信息处理技术紧密地紧接结合在一起，使得当今人们对于各种数字信号采集处理控制系统及其功能性的要求越来越高(韩嘉豪，谢梦琪，2019)。9A本次的设计在充分了解数字滤波器的设计工作原理基础上，分别选择了不同的方式对低通滤波器的频率进行了设计，并比较使用不同的方式来设计滤波器的频率特征和衰减功能。琳，2023)。1.4研究方法本文通过充分利用MATLAB中的FDAtool工具箱进行设计一个FIR的低通数字信号滤波器，在充分利用MATLAB中的Simulink软件的设计对其进行仿真。52数字滤波器的基本原理离散数字信号滤波器主要的含义是用来定义指每个信号的输入、输出都被认为通常是一个离散的相对时间运算的信号，在对数字信号的滤波、检测和参数估计等各个方面，它也是目前实际应用最为广泛的线性化数字滤波器处理系统(蒋轩，2.2数字滤波器的分类2.2.1分类按照不同数字滤波器中信号的分类和处理方式，数字信号滤波器大致可以划分为具有许多多种类型，但是单从其总体来说大致我们可以把它们划分为三个类型。经典选频滤波器的主要技术优势之一是也即其在我们输入的频率信号中有用的各个频率信号组成的部件和我们所期待被干扰滤除的其他频率信号组成的部件和各个组成部件我们所期待被干扰滤除的其他频率信号组成的部件各自都是分别占据不同的过滤频带，在这条件下讨论通过一个合适的频率选频经典滤波器的方式来有效地消除对频带的干扰，得到纯净的输入频率信号，达到了经典滤波的主要应用目标(冯梓豪，赵梦瑶，2021)。这些新的发现或额外信息显著提升了本文对研究对象本质及其规律的理解深度，使本文对其内在机制有了更为周全且深入的把握，为随后的科学研究、技术革新、政策制定或教育实践等领域开启了新的探索之旅。它们为研究者提供了新颖的思考角度，激发了丰富的探索动力与研究方向，推动了相关领域的不断进步与发展。同时，这些新发现也为实践者提供了更为具体且实用的指导策略，帮助他们更有效地应对实际挑战，实现了理论与实践的深度融合。同时也希望可以最大化的程度地通过消除和抑制恢复随机干扰信从其数字滤波的各种特性特点来对其进行明确分类，可以将其大致划分四类为低通、高速导通、带内阻电路或者低通带电电阻。它们理想幅度和频率的特征结构6如下下图2.1所示。在这特定条件下这种新型的综合理想模拟滤波器不太有可能被数学设计表现出来，因为它们对每个计算单位的脉冲响应均匀且具有非线性因果且持续时间无限长，理想的模拟滤波器也就是可以直接用来作为一种理想模拟滤波器脉冲逼近的标准尺寸。数字信号滤波器的每个频率响应中心函数都基本上应该是以2π来作为一个周期的，低通滤波器的通功率频带响应中心都是位于2π的一个整数倍以上处，而高速普通数字滤波器的通功率频带响应中心则是位于π的一个奇数倍以上处，这一点与普通模拟数字滤波器也可说是没有什么太大区别2.2.2FIR数字滤波器和IIR数字滤波器的比较计算函数系统对于一个计算函数的两个计算极端是零点由于计算滤波器零点可以直接将其零点放置在任何一个计算函数作为单位圆内的任意一个地方，因此零点与计算函数的两个极端相互地可以紧密结合，可以直接利用较低的计算滤波器零点阶数和它的频率差来进行零点计算，基于此类状况从而可以获得更高的计算罗雅怡，2023)。本文有效地整合了各领域的知识与技术资推动相关研究跃升至新的阶段。通过跨学科的互动与合作，本文不仅汇聚了多元的思维模式和方法论，还实现了技术与理论的深度整合，为复杂科学问题的破解提供了创新性的途径。这种综合性的研究方式不仅促进了学科间的交融共生，也7为相关领域的理论构建和实践应用开拓了新的空间。相反，FIR滤波器却实际上仍然是一种可以直接地获取和输出严格的幅频线性校正的相位，由于整个FIR滤波器所处的系统中幅频函数的每一个极点被直接地固定在其中的一个原点，因而我们认为只有通过充分利用较高幅频时间段的参数和指标，才能促使其实现很好地幅频使其工作成本相对较高，信号幅频延时也相对较大；如果按照相同的幅频选取性和相同的幅频线性校正相位数要求，则整个IIR系列的滤波器就很有可能不得不再额外地添加一个全通网络软件进行其幅频相位的线性校正，同样这也就需要大大提高该系列滤波器的幅频阶数及其工作的复杂度。在这类情况下极点的一个中心物理位置必须完全的被控制在一个以极点上作为中心单位的一个矩形或者一个振荡运算模式结构中，由于它在需要运算的数据进行处理过程中对一些文字数据中的符号信息进行了舍入和数字输出混合处理，这种有限的小单位数值一个单位字长的振荡运算使其效果有时候很大到有可能甚至很少会直接大大小到可内部采用非递归结构，不论是在对于传统噪声理论上的还是在在对于现实有限的高计算精度的典型递归噪声运算处理过程应用中都不仅使其有利于可能真正真实存在其导致信号输入稳定性的巨大下降问题，而且由于其在递归噪声运算过程中的信号误差较大而所导致的每个信号输入和每一输出之间信号的差值中的损失功率较小。在研究活动中，本文重视细节处理，对全部核心要素都进行了深入的审核与验证，以确保研究结论的准确度和可靠性。从构思到解析，每一环节都经过了精心的设计与周密的安排，力求将误差与偏差降至最低。同时，本文还采纳了多种策略与手段对研究成果进行多重验证，以保障结论的坚实性和可重复性。这种严谨细致的研究态度和方法不仅提升了本文的学术品质，也为相关领域的研究树立了新的典范。从应用模拟软件滤波器的基本结构和软件设计工作原理两个角度分析来看，iir模拟滤波器主要指的是一种用户可以通过直接依靠成熟的应用模拟软件滤波器设计技术软件来直接快速获得模拟滤波器的结构设计实验成果，于这种状况之中因此一般均需要配备了一种封闭型或者甚至是其他多种形式的模拟滤波器，这样就不仅能够为模拟滤波器设计提供准确的结构计算(陈梓豪，唐梦瑶，2022),而且由于模拟滤波器在进行计算时操作过程中所需要承担的计算工作量比较小，对于模拟滤波器的结构计算原理方法和设计工具的使用要求并不是8很高。FIR滤波器在用来计算流体中的一个通带和阻率频率衰减等时，依然没有一种现式的边界频率只是只局限于某一个点的计算处理过程，所以对于其他计算处理工具需要有更高的计算技术含量要求(周嘉伟，孙雨琳，2019)。但在电脑中的普及现在，很容易就能够实现他们的设计与计算。另外，也许很清楚的可以看出，IIR模拟滤波器虽然在结构上设计简单，但主要的设计目标就是方便地设计一些特别是采用具有不同片段频响常数频率特征的低通选频型模型低通模拟选频滤波器的具有频响常数特征有所脱节。而低频FIR滤波器则比我们传统的高频FIR滤波器在设计上要灵活得多，从这些观察中可以看出易于被广泛地用来满足和适应某些特殊的实际幅频逼近应用，如主要是用于构成幅频微分转换器或者是构成积分器，或被广泛地应用于诸如巴特沃斯，不太可能需要达到特定预设的幅频指标的实际应用场景(吴思远，张工萱，2023),例如由于一些特殊原因幅频要求被需要对应三角形幅频频率响应或一些较为复杂的幅频频率响应器形状，因而通过使用FIR滤波器可以实现具有较大的幅频适应性及较宽泛的实际幅频应用背景。9对于一个混合正弦波信号，设计一个FIR低通滤波器，MATLAB的二种方法：基本程序设计法、FDAtool设计法，验证滤波器的功能。3.2.1FDAtool的介绍FDAtool是MATLAB信号处理工具箱工具之一，MATLAB6.0以上的版本还如下图3.2所示：Magntude(dB)HileEaitAnalysISlMagntude(dB)HileEaitAnalysISl0MagnitudeSpe_FrequencyP600二3.2.2FDAtool法设计FIR数字滤波器单击FDAtool界面下的DesignFilter及Options栏下面的View,例1中的FIR数字低通滤波器冲激响应与幅度响应如下图3.3示。Magntude(dB)[FileEditMagntude(dB)[FileEditAnalysis6wstopF园.4基于MATLAB的Simulink仿真广泛地应用于过程控制系统的理论与用于各种数字信号图像处理的复杂系统仿软件与移动硬件产品能够被中国应用者看到或者能够受到诸如simulink的严格2022)。本文着重探讨了研究结果与实践应用的结合路径，支持具有不同的多个混合采样点的速度。从中可以推知而且将其构架在现有图4.1为了使仿真效果更加明显本次选用了两个频率差距比较的正弦波。各功能模块具体功能参数设置如下：Read/Writepermissions:ReaNameoferrorcallbackfunction:Permithierarchicalresolution:□MinimizealgebraiRTWfunetionnameoptions:AuRTWfilenameoptiQKCancelHelpXblock.onaitchniaueu-d.Thepar-trnhorobl-dueoQKsinetrpedeterminesthtypesarerelatedSamplesperperiod=2*p1/(FrequeneNumberofoffetample=PhaUsethesapl-basedsinetypeifnumeriealproblesduetorunningforIarbasedbased庄0pi/20☑Interpretvector从上述图片中可以看出通过了3赫兹的正弦波，100赫兹的正弦波被滤除，从而实现了fir低通滤波器的功能。本文写了数字滤波器的MATLAB系统软件仿真和设计，讨论了FIR和IIR数字滤波器的特点，把重点放在MATLAB的FIR低通滤波器设计。通过两种方式设计一是直接程序法二是fdatool工具法，但两种高频设计仿真方法相比较而言，fdatool的方法对于可以直接设计所输出的高频滤波器较为直观、方便，因为它们不仅省去了复杂的设计软件实时编程设计工作过程，能够大大地地节省很多设计人的工作时间和大量人的精力，由此可知而且不易被人发现设计出错，最重要的一点那就是，可以直接将目前使用它的fdatool法所可以设计的一个高频滤波器中的组件直接调入到它的软件simulink中取出去并直接进行实时编程模拟进行仿真。[1]张豪，刘欣妍.基于频率采样法的FIR数字滤波器仿真与实现[J].科学技术创[2]赵天宇，张婷娜.基于Python的FIR数字滤波器设计[J].机电信息，2023,(26):119+122.[3]李佳慧，王家豪.基于MATLAB的数字滤波器设计[J].中国新通信，2021,22(10):71.[4]Lars Wanhammar,Tapio Saramäki.DigitalFiltersUsingMATLABCham:2020-01-01.[5]郭太轩，陶雨欣.基于MATLAB的数字滤波器设计与仿真[J].计算机产品与流