FIR数字滤波器的MATLAB设计

具箱里专用的滤波器设计分析工具 # 它可以设计几乎所有的常 规滤波器 # 包括 !"# 和 ""# 的各种设计方法 ’C($ 工具箱界面如图 D 所 示 #其 上 半 部 分 为 设 计 结 果 显 示 区 域 *下 半 部 分 为 设 计 指 标及性能控制区域 % 包括类型 & 方法和设计指标 $ 其中滤波器类 型选项包括 ’,EF7?? ! 低通 "&:0;3F7?? ! 高通 "&)73GF7?? ! 带通 "& )73G?8,F ! 带 阻 " 和 特 殊 的 !"# 滤 波 器 * 设 计 方 法 选 项 包 括 ""# 滤 波 器 的 )2889@E,@8H ! 巴 特 沃 思 " 法 &IH9JB?H9K&BF9 " ! 契 比 雪 夫 " 型 " 法 &IH9JB?H9K&BF9 # ! 契 比 雪 夫 $ 型 " 法 &L--0F80< ! 椭 圆 滤波器 " 法和 !"# 滤波器的 LM20@0FF-9 法 &’97?8/M27@9? ! 最小乘 方 "法 &N03G,E !窗函数 " 法 $
决问题的新的可能途径 # 发展中的教学技术在教学实践中显露 出日益重要的作用 % 现代教学媒体有 & 有声媒体 !扩录放音 "$ 电 视媒体 !摄像 $ 录像 $ 放像 "及光学投影媒体 ! 幻灯 $ 投影 " 等与体 育教学相关的现代技术则包括多媒体计算机等诸多方面 % 它涉 及体育教学的课堂知识传授 $ 教学理论分析与研 究 $ 课 堂 体 育 实践与作业 $教学资料的制作与保存 $ 考试 $ 教学实践等方方面 面 # 尤其是计算机技术对体育教学产生了很大影 响 # 并 正 在 逐 步向体育教学的各个领域渗透 %
!""# 年! 第 $% 卷 " 第 & 期
信息技术
甘肃科技纵横
!"# 数字滤波器的 $+&’+( 设计
武晓春
!兰州交通大学信息与电气工程学院 # 甘肃 兰州
摘要 ! 简述了 !"# 数字滤波器的特点和 !"# 数字滤波器的 窗函数设计方法 # 然后利用 $%&’%( 语言实现了滤波器设计 # 给出了使用 $%&’%) 的信号处理工具箱的 !*+&,,- 工具进行 界面设计的详细步骤 $ 关键词 !!"# 数字滤波器 窗函数法 $%&’%) !*%&,,-
文化教育
甘肃科技纵横
和消化当今世界各国优秀的体育文化 # 加强体育教学情报的收 集和研究工作 # 建立体育教学的信息库 # 将国外具有 进 步 意 义 而又符合我国体育教育制度的经验纳入我们的教学活动中 # 博 采各国教学之长 % &$) 高师体教专业人才应具有科研创新能力 我国体育教育事业要发展 # 就必须培养出一大批具有科研 创新能力的高等体育教育人才 % 近半个世纪教育心理学的研究 发现 # 体育教育对受教育者的创造性想象 $ 创造性思 维 和 创 造 者操作活动能力的发展具有强大的促进作用 % 在体育教学的诸 多活动中 # 严谨的规范法与自由的主动性结合在一起 # 正 是 人 类创造性的本质特征所在 % )( 世纪是信息量骤增的时代 # 是人 才竞争 $ 教育竞争 $ 文化力竞争的时代 # 高师体育教育人才应不 断探索创新 # 使体育教学更加科学化 $ 规范化 $ 系统化 # 提 倡 不 同的体育教学模式相互批评 $ 竞争 $ 借鉴 # 求新求异 # 从 而 总 结 出一套有国际水准的 $ 严谨的体育教学方法 % &$& 高师体教专业人才应具备教育教学能力 高等体教专业人才是未来的体育教师 # 是基层体育教育工 作的组织者和执行者 # 是体育基本知识 $ 技术 $ 技能的传 授 者 # 教学能力是其最基本的业务工作能力 % 在教学中 # 应具有熟练 编制教学工作计划的能力 $ 讲解示范能力 $ 教材教法 的 创 新 能 力 $ 观察分析 $ 解决问题与组织体育活动大能力以及 培 养 体 育 骨干和评价教学工作的能力等 % 在教学的同时 # 还应具备教育 能力 # 它是体育教师教书育人的需要 # 体育教师要善 于 针 对 学 生的思想情况 $ 纪律 $ 兴趣 $ 动机等进行了解分析 # 不失 时 机 地 对学生进行思想教育 % &$+ 高 师 体 教 专 业 人 才 应 具 备 运 用 现 代 技 术 和 现 代 教 学 媒 体 的能力 技术的力量拓宽着今天教学双方对信息的获取 # 对各种条 件的利用以及选择范围 % 新的技术使教学双方能够尝试大量解 ! 上接 )( 页 " 下面以设计一个 .( 点的通带为 *$&!/*$’! 的凯 塞窗线性相位带通滤波器为例# 滤波器类型点击单选按钮 01234155 ! 带通 "’ 设计方法点击单选按钮 678 并用下拉菜单选 择 9:23;<5 ! 窗函数 " 法 ’ 指定阶数在单行文 本 框 中 键 .*’ 窗 函 数用下拉菜单选择凯塞窗 !=1:5>? "’ 单 位 可 用 下 拉 菜 单 选 择 归 一 化 # 下 截 止 频 率 !"!"" 在 单 行 文 本 框 中 键 入 *$& # 上 截 止 频 率 !"!#" 在单行文本框中键入 *$’ ’ 最后点击提交按钮滤波器设 计 % 在计算机自Leabharlann Baidu完成滤波器设计后点击幅频响应图标可绘出 带通滤波器幅频响应曲线 # 点击相频响应图标还可绘出带通滤 波器相频响应如图 ) 所示 % 若将凯塞窗 !=1:5>? " 改为巴特利特 窗 !01@A>@@ "# 再重复上述步骤 # 其频响曲线如图 & 所 示 # 比 较 图 ) 和图 & 可直观的看到凯塞窗和巴特利特窗的过渡带宽及阻 带最小衰减的差异 # 从而可进行最优化的设计 % ! 上接 !! 页 " 点 # 企业本质上是利益相关者缔约的一组合约 " 其 中每个利益相关者 ! 包括股东 $ 债权人 $ 雇员等 " 都向企 业 投 入 了专用性资本 # 都对企业剩余作出了贡献 # 也都有权 参 与 剩 余 分配 % 这种新的产权归属理论 " 把人力资本所有者提到了产权 所有者的高度 # 并将债权人与股东同等地作为产权主体看待 % #$% 更加注重风险管理 在知识经济时代 # 由于信息等科学技术的 迅 速 发 展 # 信 息 传播 $ 处理和反馈的速度大大加快 # 产品寿命周期不 断 缩 短 和 国际金融市场的快速发展 # 大大地加大了企业的经营风险 % 特 别是高科技项目 # 由于自身的竞争性和不确定性 # 面 临 的 风 险 更大 % 这就决定了在知识经济下会计必须实行风险管理 % &$’ 更加注重信息披露 % 在知识经济环境下 # 以知识为基础的信息技术不但能够快 捷地传递大量信息 # 而且也为用户提供了直接分析这些信息的
图.
$+&’+) 滤波器设计工具箱界面
图 T 凯塞窗线性相位带通滤波器幅度响应曲线
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最 后 根 据 " !$%!" 分 析 所 设 计 出 的 滤 波 器 的 幅 频 特 性 和 相 频特性 # 检验设计结果是否满足要求 $
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基于 $+&’+) 的设计实例
. !"# 滤波器的窗函数设计法
窗函数设计 !"# 滤波器的基本思想是 % 首先根据给定的滤 波器技术指标 # 选择滤波器长度 ! 和理想滤波器频率响应 "# !$%!"#由 "#!$%!"导出 &#!’"% 1 p H d ( e jw )e j wn dw !." &#!’ "S 2p ò-o 但 &#!’" 是非因果的无限长序列 $ 而要设计的 !"# 滤波器 的 & !’ " 是 有 限 长 # 所 以 要 用 一 个 有 限 长 & !’ " 来 逼 近 函 数 &# !’ "# 有效方法是由过渡带宽及阻带最小衰减要求 # 比对各种窗 函数基本参数选定窗函数 # 取窗函数 ! 有限长度 ! " 截断 &#!’ "# 一般表示为 % h (n ) = hd ( n)W ( n) !5 " 这里 ( !’" 就是窗函数 $ 常用的窗函数共有 6 种 ’5(# 即矩形 窗 & 巴 特 利 特 !)78-988 " 窗 & 升 余 弦 窗 ! 汉 宁 :73303; 窗 "& 改 进 的 升余弦窗 ! 海明 :71103; 窗 "& 二阶升余弦窗 ! 布莱克曼 )-7<4= 173 窗 "& 凯塞 !>70?9@ "窗 $ 求得 !"# 滤波器的单位抽样响应 & !’ "#’)* #+ #))#!,+ * 然后根据序列的付里叶变换求 " !$%!"%
+
结束语
高素质 $ 广知识 $ 多能力三者具有同一 性 $ 连 续 性 # 最 终 统 一于高师体教专业人才的培养目标 % 其中 # 高素质是拓宽知识 和培养多种能力的先决条件 # 而广知识又为多能力的培养创造 了有利条件 % 构建高素质 $ 广知识 $ 多能力的高等体教人才培养 模式 # 既要着眼于整个体育教育改革的大趋势 # 又 要 立 足 于 高 等教育特点 #并在实践中不断充实和完善 %
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引言
数字滤波器是数字信号处理的一个重要的技术分支 $ 利用 它可以在形形色色的信号中提取所需要的信号 # 抑制不需要的 干扰或噪声 $ 数字滤波器根据其单位冲激响应函数的时域特性 分为两种 % 无限长冲激响应 !""# " 滤波器和有限长冲激响应 !!"# " 滤波器 $ ""# 滤波器保留了模拟滤波器较好的幅度特性 # 设计简单有效 $ 但这些特性是以牺牲相位特性为代 价 而 获 得 的 # 然而现在许多数据传输 & 图像处理系统都越来越多的 要 求 系统具有线性相位特性 ’.($ 在这方面 #!"# 滤波器具有独特的 优点 # 它可以保持严格的线性相位特性 # 因此越来越受到 广 泛 的重视 $ !"# 滤 波 器 的 设 计 方 法 有 许 多 中 # 如 窗 函 数 设 计 法 & 频 率 取样法和最优化设计法等等 $ 而而随着 $%&’%) 软件尤其是 $%&’%) 的信号处理工具箱和 /012-034 仿真工具的不断完善 # 不仅数字滤波器的计算机辅助设计有了可能 # 而且还可以使设 计法达到最优化 $
参考文献 & *( + !美 "C$F$G44>2H>:I#8$9$JKH1L>? 著 $ 数字信号处理 *B +$ 北京 & 科 学出版社 #(-!&$ *) + 丁玉美$ 数字信号处理 *B +$西安 & 西安电子科技大学出版社 #)**($ *& + 伯晓晨等 $ B1@A1M 工具箱应用指南 *B +$ 北京 & 电子工业出版社 #
我 们 主 要 利 用 $+&’+) 的 滤 波 器 设 计 工 具 箱 来 设 计 # !*+&,,- !!0-89@ *9?0;3A+37-B?0? &,,- " 是 $+&’+( 信号处理工
图 C 巴特利特窗线性相位带通滤波器幅度响应曲线 !下转 D6O 页 "
!"
!""# 年! 第 $% 卷 " 第 & 期
参考文献 & *( + 温寒江$ 全面深入改革传统教育 # 培养创新能力 *,+$中国教育学刊$ (---#!( "$ *)+ 郝德永 # 赵颖$ 创新人才的培养和课程改革 *,+$中国教育学刊 $(---# !( " $ *&+ 周兴国$创新教育的内涵及其本质特征 *,+$中国教育学刊$(---#!% "$ *+ + 万翼 $ 创新教育要面向全体学生 *, +$ 中国教育学刊 $(--- #!% "$ *. + 卢志强$ 因势利导 # 激励创造成果 ,, 关于体育教学中思维能力培 养的思考 *, +$ 体育教学 #(--- #!) "$ *% + 蒋守铭 $ 体育教学应重视学生的创新能力 *, +$ 体育教学 $(--- #!. "$ *’ + 霍力岩$ 论创新型教师教育科学研究 *,+$教育科学研究 $)**( #!(*"$ *! + 任定保 $ 关于培养创新型教师的理性思考 *,+$ 教育科学研究 $)**(# !(* "$
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结束语
678 滤波器以它优越的性能 # 在数字信号处理领域中占有 很重要的地位 # 是现代电子技术中必须掌握的设计技术 % 利用 BCDEC0 滤波器设计工具箱 #可以随时对比设计要求和滤波器 特性 # 以调整参数 # 使得 678 滤波器的设计变得更加直观简便 # 极大地减轻了工作量 # 有利于滤波器设计的最优化 %