低通连续可调滤波器实现方案
低通滤波器电路设计与实现
低通滤波器电路设计与实现一般来说，低通滤波器可以分为无源滤波器和有源滤波器两种。
无源滤波器是由被动元件（如电阻、电容、电感）构成的电路，直接利用被动元件的特性去除高频信号。
有源滤波器则在无源滤波器的基础上加入了主动元件（如运算放大器），增强了滤波器的性能和稳定性。
下面我们以RC无源低通滤波器为例，详细介绍低通滤波器的设计与实现。
RC无源低通滤波器是一种常见的一阶滤波器，由一个电阻R和一个电容C组成。
其基本原理是利用电容的电压延迟特性和电阻的阻性特性来实现滤波的目的。
首先，在设计RC无源低通滤波器时，首先需要确定滤波器的截止频率。
截止频率是指信号通过低通滤波器后，其幅频特性下降到-3dB时的频率。
通常情况下，截止频率可根据应用需求确定。
接下来，我们可以根据截止频率来选择合适的电容C和电阻R的数值。
根据RC滤波器的截止频率公式fc=1/(2πRC)，可以得知，电容和电阻的数值越大，截止频率越低。
因此，在选择电容和电阻时，需要根据截止频率的要求来确定。
例如，假设我们要设计一个截止频率为1kHz的RC无源低通滤波器。
为了简化计算，假设我们选择电容为1μF，求解电阻的数值。
根据截止频率公式fc=1/(2πRC)，我们可以得到R=1/(2πfc*C)。
代入数值，可得R=1/(2π*1000*1*10^-6)=159.2Ω。
因此，我们可以选择最接近该数值的标准电阻值，如160Ω。
在确定好电容和电阻的数值后，我们可以按照如下的图示，将它们组装成一个低通滤波器电路。
```---R------C---```在这个电路中，信号通过电容C后，会在电阻R上形成输出电压。
由于电容对高频信号的通过能力较差，高频成分将被滤除。
而对于低频信号，电容的阻抗相对较低，可以使其更容易通过。
因此，该电路实现了低通滤波的功能。
需要注意的是，实际电路中可能会存在元件的误差、电路的非理想性等因素，这些都可能会对滤波器的性能产生影响。
因此，在设计和实现低通滤波器时，需要对元件进行精确的选取和调试，并结合实际情况进行性能的评估和优化。
低通滤波器的设计与实现
低通滤波器的设计与实现在信号处理和通信系统中，滤波器是一种重要的工具，用于调整信号的频率分量以满足特定的需求。
低通滤波器是一种常见的滤波器类型，它能够通过去除高于截止频率的信号分量，使得低频信号得以通过。
本文将探讨低通滤波器的设计原理和实现方法。
一、低通滤波器的设计原理低通滤波器的设计基于滤波器的频率响应特性，通过选择合适的滤波器参数来实现对信号频谱的调整。
常见的低通滤波器有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器。
1. 巴特沃斯滤波器巴特沃斯滤波器是一种常见的低通滤波器，具有平坦的幅频特性，在通带内没有波纹。
其特点是递归性质，可以通过级联一阶巴特沃斯滤波器得到高阶滤波器。
巴特沃斯滤波器的设计需要确定截止频率和阶数两个参数。
截止频率确定了滤波器的频率范围，阶数决定了滤波器的陡峭程度。
常用的巴特沃斯滤波器设计方法有极点分布法和频率转换法。
2. 切比雪夫滤波器切比雪夫滤波器是一种具有优异滚降特性的低通滤波器，可以实现更陡峭的截止特性。
与巴特沃斯滤波器相比，切比雪夫滤波器在通带内存在波纹。
切比雪夫滤波器的设计需要确定截止频率、最大允许通带波纹和阶数三个参数。
最大允许通带波纹决定了滤波器的陡峭程度。
常用的切比雪夫滤波器设计方法有递归法和非递归法。
3. 椭圆滤波器椭圆滤波器是一种折衷设计，可以实现更陡峭的截止特性和更窄的过渡带宽度。
与切比雪夫滤波器相比，椭圆滤波器在通带内和阻带内都存在波纹。
椭圆滤波器的设计需要确定截止频率、最大允许通带和阻带波纹、过渡带宽和阶数五个参数。
最大允许通带和阻带波纹决定了滤波器的陡峭程度，过渡带宽决定了滤波器的频率选择性。
常用的椭圆滤波器设计方法有变换域设计法和模拟滤波器转换法。
二、低通滤波器的实现方法低通滤波器的实现方法多种多样，常见的包括模拟滤波器和数字滤波器两类。
1. 模拟滤波器模拟滤波器是基于模拟电路实现的滤波器，其输入和输出信号都是连续的模拟信号。
常见的模拟滤波器包括电容滤波器、电感滤波器和LC滤波器。
频率可自动调节的高线性度低通滤波器设计
频率可自动调节的高线性度低通滤波器设计0 引言低频低通滤波器通常有两种形式，一种是开关电容型滤波器，另一种是连续时间型滤波器。
开关电容型滤波器的截止频率由时钟频率和电容的比值来决定，所以非常精确。
但是它有两个缺点：首先，由于它的采样特性，使得它在输入端需要抗混叠滤波器且在输出端需要平滑滤波器；其次，时钟馈通效应和电荷注入效应会使滤波器的线性度变差。
而连续型滤波器则没有上述缺点，所以成为低频滤波器设计的主流。
而低频连续型低通滤波器的设计也有两种形式：一种是R-C-Opamp型，这种实现形式在低频应用中，为了实现大的时间常数，通常要用大的电阻和电容，故会占用大量芯片面积并增加成本；而且，由于截止频率是由电阻和电容的绝对值来确定，故在电压、工艺和温度变化时会有很大的偏差，所以，必须用很多控制字来调节截止频率，而这又增加了设计的复杂度；另一种是RMOS-C-Opamp型，这种结构用电阻和MOS管来实现可变电阻，不仅能够降低芯片面积，而且还能实现截止频率的自动调节。
本文采用R-MOS-C-Opamp型结构来实现，并且把可变电阻中的MOS管部分放在反馈系统中，因而进一步提高了滤波器的线性度。
而在截至频率的自动调节方面，则利用开关电容电路来实现精确时间常数控制，从而构成了一个简单而精确的主从型调节网络。
1 可变电阻的实现差分型可变电阻的实现可由四个处在线性区的MOS管M1， M2， M3， M4来实现，图1所示是差分型可变电阻的实现原理图。
这种结构在理想匹配的情况下具有良好的线性度，但是，这种理想的情况在实际中是不存在的， MOS管之间的不匹配限制了它的线性度。
其等效电阻的计算如式(1) 所示：式中， Gi是处在线性区的MOS管Mi的跨导，其计算公式如下：图1 差分型可变电阻原理图为了提高线性度，本文采用改进型R-MOS结构，图2所示是其原理图。
这种结构的优点是电阻和MOS管之间的分压作用可使MOS管两端的电压变小，从而改善图1中的线性度。
基于LTCC工艺的低通滤波器设计与实现
Vol. 44 No. 2Apr. 2021第44卷第2期2021年4月电子器件Chinese Journal of ElccLmn DevicesDesign and Implementation of Low-Pass FilterBased on LTCC Process *ZHANG Bo * ,XIAO Baoyu(Xi'an University of Posts and Telecommunications , School of Electronic Engineering , Xi 'an Shaanxi 710121 , China )Abstract : In order Lo achieve a miniaLurized filLer with high Q capaciLor and in (luctance,this will use LTCC process Lo construct a vertical spiral inductor and a vertical in-line capacitor. Using the parameter extraction formula of the capacitor and inductor , optimizing simulation with HFSS software , capacitor and inductor model with Q-value is acquired and a DC-500 MHz miniaturized low-pass filter based on this model is designed. The actual test shows theperformance of the low-pass filter. The insertion loss is better than -0.5 dB and the return loss is better than -18dB at 0~500 MHz. The out-of-band suppression is -30 dB at 1 GHz , and -50 dB at 1.5 GHz.Key words : low pass filter , low temperature co-fired ceramic process , high Q value , miniaturizationEEACC ： 1270 doi : 10・3969/j ・issn .1005-9490・2021・02・005基于LTCC 工艺的低通滤波器设计与实现*张博*，肖宝玉(西安邮电大学电子工程学院，陕西西安710121)摘 要：为了实现具有高Q 值电容电感的小型化滤波器，采用低温共烧陶瓷(LTCC)工艺分别构建了垂直螺旋式电感和垂直直插式电容，利用电容电感的参数提取公式并结合HFSS 软件进行优化仿真,获得具有高Q 值的电容电感模型,并根据此模型来设计一款DC-500 MHz 小型化低通滤波器。
低通滤波器实验报告
（科信学院）信息与电气工程学院电子电路仿真及设计CDIO三级项目设计说明书（2012/2013学年第二学期）题目： ____低通滤波器设计____ _____ _____ _专业班级：通信工程学生姓名：学号：指导教师：设计周数：2周2013年7月5日题目： ____低通滤波器设计____ _____ _____ _ (1)第一章、电源的设计 (2)1.1实验原理： (2)1.1.1设计原理连接图： (2)1. 2电路图 (5)第二章、振荡器的设计 (7)2.1 实验原理 (7)2.1.1 (7)2.1.2定性分析 (7)2.1.3定量分析 (8)2.2电路参数确定 (10)2.2.1确定R、C值 (10)2.2.2 电路图 (10)第三章、低通滤波器的设计 (12)3.1芯片介绍 (12)3.2巴特沃斯滤波器简介 (13)3.2.1滤波器简介 (13)3.2.2巴特沃斯滤波器的产生 (13)3.2.3常用滤波器的性能指标 (14)3.2.4实际滤波器的频率特性 (15)3.3设计方案 (17)3.3.1系统方案框图 (17)3.3.2元件参数选择 (18)3.4结果分析 (20)3.5误差分析 (23)第四章、课设总结 (24)第一章、电源的设计1.1实验原理：1.1.1设计原理连接图：整体电路由以下四部分构成：电源变压器：将交流电网电压U1变为合适的交流电压U2。
整流电路：将交流电压U2变为脉动的直流电压U3。
滤波电路：将脉动直流电压U3转变为平滑的直流电压U4。
稳压电路：当电网电压波动及负载变化时,保持输出电压Uo的稳定。
1）变压器变压220V交流电端子连一个降压变压器，把220V家用电压值降到9V左右。
2）整流电路桥式整流电路巧妙的利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器次级电压的极性分别导通。
见变压器次级电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载的电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。
低通模拟滤波器的设计和应用
目录摘要 (1)1 设计原理介绍 (1)1.1 引言 (1)1.2 设计指标简介 (1)1.3 巴特沃思滤波器设计原理 (2)1.3.1 设计原理 (2)1.3.2 巴特沃思滤波器参数的确定 (4)1.3.3 巴特沃思滤波器的设计步骤 (6)1.4 切比雪夫滤波器的设计原理 (6)1.4.1 设计原理 (6)1.4.2 切比雪夫滤波器参数的确定 (7)1.4.3 切比学夫滤波器的设计步骤 (9)2 低通模拟滤波器的设计 (10)2.1 巴特沃思滤波器的设计 (10)2.2 切比学夫滤波器的设计 (13)2.3 滤波器的应用 (16)3 低通滤波器的比较和扩展 (19)3.1 对两种滤波器的比较 (19)3.2 低通滤波器的扩展 (19)3.2.1 模拟低通到高通的转换 (22)3.2.2 模拟低通到带通的转换 (24)3.2.3 模拟低通到带阻的转换 (26)3.2.4 模拟低通到低通 (29)结论 (30)致谢语 (30)参考文献 (31)英文译文 (31)附录 (32)2010届电子信息工程专业毕业设计低通模拟滤波器的设计和应用摘要：本文首先介绍了两种设计低通模拟滤波器的方法，然后通过对具体例子应用两种方法进行滤波器的设计，根据设计方法的不同，对得出的结果作比较，总结两种方法各自的特点。
最后通过两个小例子,低通与高通、带通、带阻的转换关系来体现滤波器的应用。
设计主要以巴特沃思原理和切比雪夫原理为基础，以Matlab软件为设计工具，在Matlab 中编程设计出滤波器，并进行幅频特性、相频特性、衰减特性的分析。
Matlab为设计提供了强大的函数库和绘图功能，在应用中同样用Matlab编程实现滤波。
关键词：巴特沃思切比雪夫低通模拟滤波器1 设计原理介绍1.1 引言这个项目主要从以巴特沃思原理和切比雪夫原理为基础，根据技术指标设计出相应的滤波器，通过两种不同的设计方法来达到同样的目标，从设计过程中来比较两种设计方法各自的优势，可以为满足不用的设计要求提供参考。
天线低通滤波器及调谐器制作方法
§2.13 天线低通滤波器在短波频段的高端，有时会挤进超高频干扰。
二频道超高频广插电台便是这种干扰源。
如果短波接收机在一个高功率二频道超高频广播台的附近工作，那就会碰到很大的麻烦。
无线电话的干扰，其它频道的超高频辐射，甚至特高频波段的辐射，也有可能产生干扰。
这类干扰主要产生于接收机本地振荡器(在多重变频情况下是第一本振)。
本振输出信号的谐波与某些外来信号形成差拍，产生出频率处于接收机中频通带之内的信号。
在基波频率的倍频上，都有这样的谐波，谐波频率一般要比基波高得多。
因此，只有在比正常接收频率高得多的输入信号，才能使混频级产生中频通带内的输出信号。
所以，当接收机工作在频段高端时，就可能出现超高频干扰。
在设计短波接收机时，通常都要考虑本振信号的频谱纯度。
但在大多数情况下，仍会有足够强的谐波信号导致出现很强的干扰。
很明显，射频和混频调谐回路会将这些干扰大大衰减。
但是，由于接收机灵敏度高，再加上干扰信号强，仍然会经常出现超高频干扰。
克服超高频干扰的方法有两种：改进接收机，提高本振输出信号的纯度，在天线和接收机之间加一个低通滤波器，使干扰信号减弱到较低的电平。
第一种方法比较困难。
第二种办法要现实得多，滤波器简单，花钱少，容易制作。
图2.29是这种滤波器的电路图。
这是一种简单的LC低通滤波器。
对于低频信号，L1的阻抗很低，而在更高的高频段上，它的阻抗相当高。
因此，低频信号容易通过L1，但是，超高频信号，特别是超高频波段高端的信号都要被衰减。
对于低频信号，C1阻抗较高，但对于超高频信号，它的阻抗就要低得多。
通过L1和C1的分压作用，对30兆赫以下频率的信号，该电路的衰减甚小，而在较高的频率上，衰减却很大。
很明显，在短波频率范围内，电路损耗很小，在短波频谱的高端，损耗也比较小，不致于影响接收机的工作性能。
在超高频波段的低端(30兆赫至50兆赫)，电路的衰减也不太大，因为滤波器的标准衰减是每提高一个音阶增加12分贝，即频率每提高一倍，灵敏度降低75％。
滤波器4_低通与带通滤波器的实现
Research Institute of Antenna & RF Techniques
（2）选定微带线的介质基片。
kj变换器实现方案1researchinstituterftechniqueskj变换器实现方案2对于两端开路的14波长平行耦合线可以等效为jzjzjzjz等效条件researchinstituterftechniques于是2端口和4端口开路的平行耦合线构成的双端口网络的a矩阵为researchinstituterftechniques另一方面j变换器与传输线连接所构成的网络的a矩阵为cossincossinsinsincoscossincossincossincosjzjzjzjzjzjzjzresearchinstituterftechniques若使两个网络等效只需对应的网络参数相等所以在线长14波长时jzjzjzjzresearchinstituterftechniques14波长传输线段可以等效为kj变换器kj变换器实现方案3researchinstituterftechniques半波长短截线可等效为串联谐振电路
Research Institute of Antenna & RF Techniques
选取高特性阻抗为 Zoh=138Ω，低特性阻抗
为 Zol=10Ω，根据同轴线特性阻抗公式
South China University of Technology
D D Z 0 60 ln 138 lg d d
3维电路版图
Research Institute of Antenna & RF Techniques
课程设计_低通滤波器设计(含matlab程序)
2010/2011学年第 2 学期学院：信息与通信工程学院专业：电子信息科学与技术学生姓名：学号：课程设计题目：低通滤波器设计起迄日期： 6 月 13 日～6月 24日课程设计地点：指导教师：系主任：下达任务书日期: 2011 年 6 月12 日课程设计任务书课程设计任务书目录1 设计目的及要 (5)1.1设计目的 (5)1.2设计内容和要求 (5)2设计原理 (5)2.1 FIR滤波器 (5)2.2窗函数 (6)2.3矩形窗 (7)3设计过程 (8)3.1设计流程图 (8)3.2 产生原始信号并分析频谱 (8)3.3 使用矩形窗设计不同特性的数字滤波器 (10)3.4 信号滤波处理 (11)4 实验结果及分析 (12)5 课程设计心得体会 (12)6 参考文献 (13)附录： (14)低通滤波器的设计1 设计目的及要求1.1设计目的设计一种低通滤波器并对信号进行滤波。
低通滤波器的作用是滤去信号中的中频和高频成分,增强低频成分。
要求做到:1.了解MATLAB的信号处理技术；2.使用MATLAB设计低通滤波器,掌握其滤波处理技术；3.对滤波前和滤波后的波形进行时域和频域比较。
1.2设计内容和要求1.熟悉有关采样,频谱分析的理论知识,对信号作频谱分析；2.熟悉有关滤波器设计理论知识,选择合适的滤波器技术指标,设计低通滤波器对信号进行滤波,对比分析滤波前后信号的频谱；3.实现信号频谱分析和滤波等有关MATLAB函数；2设计原理本次课程设计,我们主要是基于矩形窗的FIR滤波器来设计一个低通滤波器。
2.1 FIR滤波器FIR滤波器即有限抽样响应因果系统,其单位抽样响应h<n>是有限长的；极点皆位于z=0处；结构上不存在输出到输入的反馈,是非递归型的。
其系统函数表示为：普通的FIR滤波器系统的差分方程为：式中：N为FIR滤波器的抽头数；x<n>为第n时刻的输入样本；h<i>为FIR滤波器第i级抽头系数。
低通滤波器的设计与实现
低通滤波器的设计与实现首先，低通滤波器的设计与实现需要了解滤波器的特性。
低通滤波器的作用是传递低频信号，抑制高频信号。
根据这个特性，可以选择不同的滤波器类型来实现。
常见的低通滤波器类型有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。
其次，滤波器的类型选择要考虑滤波器的性能参数。
常见的性能参数有滤波器的通带增益、截止频率、阻带衰减等。
通带增益是指滤波器在通带内的增益，截止频率是指信号通过滤波器时的频率，阻带衰减是指滤波器在阻带内的衰减程度。
根据实际需求，选择适当的性能参数。
接下来，选择滤波器的阶数和架构。
阶数是指滤波器的复杂度，一般来说，阶数越高，滤波器的性能越好，但计算量也会增加。
可以根据实际应用的要求来选择滤波器的阶数。
架构是指滤波器的实现方式，可以选择直接型、级联型或并联型等不同的架构。
设计完滤波器的参数后，就可以开始实现了。
常用的实现方法有模拟滤波器和数字滤波器两种。
模拟滤波器是使用模拟电路来实现滤波器。
模拟滤波器的设计需要根据滤波器的类型和参数选择适当的电路结构，如电容、电感、放大器等元件。
然后通过调整电路中的元件值来满足滤波器的性能要求。
模拟滤波器的优点是实时性好，但是受限于电路的精度和稳定性。
数字滤波器是使用数字信号处理技术来实现滤波器。
数字滤波器的设计首先需要将连续时间信号转换为离散时间信号，然后利用数字滤波器算法对离散信号进行滤波处理。
常用的数字滤波器算法有有限冲激响应（FIR）滤波器和无限冲激响应（IIR）滤波器。
FIR滤波器是通过对输入信号和滤波器的系数进行卷积运算得到输出信号，IIR滤波器则是通过对输入信号和输出信号的反馈运算得到输出信号。
数字滤波器的优点是可以实现高精度和稳定性，但计算量较大。
在实现过程中，需要选择适当的滤波器算法和化简方法，并进行数值计算和误差分析等处理。
如果需要进行实时处理，还需要考虑滤波器的延迟和计算复杂度问题。
综上所述，低通滤波器的设计与实现涉及到滤波器的特性、滤波器的类型、滤波器的参数选择等方面的内容。
低通滤波器的设计与实现
MATLAB仿真设计报告题目：低通滤波器的设计与实现设计目的：数字滤波器是数字信号处理中使用得最广泛的一种线性系统环节，是数字信号处理的重要基础。
此次设计学习如何用MATLAB软件设计一个数字滤波器以及进行仿真。
熟悉MATLAB软件在信号处理中的广泛应用。
设计任务：采样率为8000Hz,,要求设计一个低通滤波器，fp=2100Hz,fs=2500Hz,Rp=3dB,Rs=25dB。
基本原理：（1）数字滤波器的4个重要的通带、阻带参数：fp: 通带截止频率（Hz）；fs: 阻带起始频率（Hz）；Rp:通带内波动（dB），即通带内所允许的最大衰减；Rs：阻带内最小衰减（dB）；设采样率（即奈奎斯特速率）为f_N，那么可将以上参数中的频率参数转化为归一化角频率参数，即Wp: 通带截止角频率（rad/s）, Wp= fp/(f_N/2);Ws: 阻带起始角频率（rad/s）,Ws=fs/(f_N/2);通过这些参数就可以进行离散滤波器的设计了，如在采样频率为8000Hz的条件下设计一个低通滤波器，要求通带截止频率为1500Hz,阻带起始频率为2000 Hz，通带内波动为3 dB，阻带内最小衰减50 dB，则Wp=1500/4000, Ws=2000/4000，Rp=3，Rs=50。
滤波器设计，实质是数学逼近理论的应用。
通过计算让物理可实现的实际滤波器频率特性逼近理想的或给定的频率特性，以达到去除干扰提取有用信号的目的。
此次设计的基本思想是首先按照给定的指标设计一个模拟滤波器H(s)，通过适当的数学变换方法将s域映射到模拟域，把无限宽的频带变换成有限宽的频带。
也就是说，通过变换在模拟域把不论具有多宽的频带都压缩到有限宽的频带范围内，然后从模拟域变换到数字域（z域），求的数字滤波器的系统函数H（z）即可。
MATLAB软件中提供可可直接计算系统函数H（z）系数的指令可直接应用。
（2）巴特沃斯滤波器特点：具有通带内最大平坦的振幅特性，且随频率的增大单调减小巴特沃斯滤波器阶的选择：在已知设计参数Wp，Ws，Rp，Rs之后，利用MATLAB提供的巴特沃斯滤波器设计函数“buttord”即可求出所需要的滤波器阶数和 3 dB截止频率。
用51单片机实现FIR数字低通滤波器
安电子科技大学出版社， 2008.5. [6] 李广弟.单片机基础 [ （第三版）M].北京： 北京航空航天大学 出版社， 2007.6. [7] 谭浩强 .c 程序设计 [ （第三版）M].北京： 清华大学出版社， 2005.
—— 科协论坛 ・ 2010 年第 9 期 （下） ——
91
90
INPUT1 = 0; while(Ad_state==1); dat=INPUT1;
即 0x4000 // 启动转换 //等待转换结束 //读入转换值
图 1 ADC0801 的 proteus 图 2.3 数据存储系统 本实验采用了外部静态 RAM6264， 如图 1,该芯片为 28 引 脚双列直插式芯片， 容量为 8KB， 及 CS 分别为片选端， CE 分 别为低电平和高电平有效， 由于单片机的 P0 口为地址数据复 用口， 所以要加入外部锁存芯片 74LS373。由图可见， 6264 的 存储其地址为 0x8000~0xBFFF,与 ADC0801 的地址不冲突。 其 C 语言编程也相当方便，数据的读取只要采用两条宏定义 语句就行了： #define WriteRAM6264(a,b) XBYTE[0X8000+a] = b //写语句 #deБайду номын сангаасine ReadRAM6264(a) XBYTE[0X8000+a] 2.4 信号输出系统 采用 DAC0832， 作为输出系统， 即把处理后的数自信号重 新转化为模拟信号， 方便示波器观察， 其结构如图 2 所示。由 于 0832 输出的是电流信号， 因此应该加一个跟随器， 将电流 转化为电压信号， 再送示波器进行观察。 其中， 为片选信号 CS 端， 接单片机 P3^1 端， 采用的是独立编址方式， 即用一根线控 制信号的输出。 //读语句
F28335基于MATLAB的低通滤波器的实现
DSP28335基于MATLAB-FIR低通滤波器的实现1.任务目标：滤波器的截止频率为500HZ，采样频率为128000HZ，采样的点数为256，滤波器的阶数为32，输入信号如下：Sample[i]=511*(sin(2*pi*5*i/(a-1))+sin(2*pi*i*5*3/(a-1))/3+sin(2*pi*i*5*5/(a-1))/5)+5122.实现过程：由MAtlab的FDATOOL计算出滤波器的阶数，再由DSP程序进行卷积运算，最后由CCSV5的Graph功能进行输入前后的波形分析。
3.FIR(Finite Impulse Response)滤波器：有限长单位冲激响应滤波器，是数字信号处理系统中最基本的元件，它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，同时其单位抽样响应是有限长的，因而滤波器是稳定的系统。
因此，FIR 滤波器在通信、图像处理、模式识别等领域都有着广泛的应用。
4.算法原理：离散信号序列通过一个离散滤波系统，得到离散输出信号，如果滤波系统的单位脉冲响应为h(n)，信号序列为x(n)，输出信号为y(n)，则使用运算关系式表达他们之间的关系如下：5.MATLAB---FDATOOL参数设置：然后在FILE-EXPORT-ASCII输出文件打开就有滤波器系数了。
6.各种情况下输出的波形图图一：matlab滤波器截止频率Fc设置为5000HZ得到的波形图二：程序自带滤波器参数得到的波形图三：截止频率设置为2000HZ得到的输出波形图四：Fc=1200HZ时的波形图五：Fc=600HZ时的波形图六：FC=2700HZ图七：FC=6000H图八：FC=3500HzFC=4000hzFC=4500HZ卷积算法如下：void LinearConvolution(Uint16 xn,Uint16 hn,float *x,float *h,float *y) {Uint16 i,j,k,l;Uint16 yn; //输出序列y的长度yn=xn+hn-1;for(i=0;i<yn;i++) y[i]=0; //输出数组初始化k=yn-1;for(i=hn-1;i>0;i--) //将*h作为被乘数{l=k;for(j=xn-1;j>0;j--) //数组x[n]的1~(xn-1)与h[i]逐一相乘 {y[l]+=h[i]*x[j];l--;}y[l]+=x[0]*h[i];k--;}l=k;for(j=xn-1;j>0;j--){y[l]+=h[0]*x[j];l--;}y[l]+=x[0]*h[0];}void main(void){Uint16 i;InitSysCtrl();InitPieCtrl();IER = 0x0000;IFR = 0x0000;for(i=0;i<a;i++) //产生一个a点的三次谐波叠加而成的方波{Sample[i]=511*(sin(2*pi*5*i/(a-1))+sin(2*pi*i*5*3/(a-1))/3+sin(2*pi*i*5*5/( a-1))/5)+512;//三个正弦波由5个15个25个包含在256个点的时间中// DELAY_US(10);+sin(2*pi*i*5*5/(a-1)) +sin(2*pi*i*5*3/(a-1))/4sin(2*pi*5*i/(a-1))/100+}LinearConvolution(a,b,Sample,h,y1);//线性卷积while(1){//sample=sin(2*pi*5*n/(N-1))+sin(2*pi*15*n/(N-1))/3+sin(2*pi*25*n/(N-1))/5;/* dly[0]=sample;yn=0;for(i=0;i<N;i++) yn+=h[i]*dly[i];for(i=N-1;i>0;i--) dly[i]=dly[i-1];output[n]=yn;if(n==(N-1)) n=0;else n++;*/}}。
F28335基于MATLAB低通滤波器实现
DSP28335基于MATLAB-FIR低通滤波器的实现1.任务目标：滤波器的截止频率为500HZ，采样频率为128000HZ，采样的点数为256，滤波器的阶数为32，输入信号如下：Sample[i]=511*(sin(2*pi*5*i/(a-1))+sin(2*pi*i*5*3/(a-1))/3+sin(2*pi*i*5*5/(a-1 ))/5)+5122.实现进程：由MAtlab的FDATOOL计算出滤波器的阶数，再由DSP程序进行卷积运算，最后由CCSV5的Graph功能进行输入前后的波形分析。
3.FIR(Finite Impulse Response)滤波器：有限长单位冲激响应滤波器，是数字信号处置系统中最大体的元件，它能够在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，同时其单位抽样响应是有限长的，因此滤波器是稳固的系统。
因此，FIR 滤波器在通信、图像处置、模式识别等领域都有着普遍的应用。
4.算法原理：离散信号序列通过一个离散滤波系统，取得离散输出信号，若是滤波系统的单位脉冲响应为 h(n)，信号序列为 x(n)，输出信号为 y(n)，那么利用运算关系式表达他们之间的关系如下：5.MATLAB---FDATOOL参数设置：然后在FILE-EXPORT-ASCII输出文件打开就有滤波器系数了。
6.各类情形下输出的波形图图一：matlab滤波器截止频率Fc设置为5000HZ取得的波形图二：程序自带滤波器参数取得的波形图三：截止频率设置为2000HZ取得的输出波形图四：Fc=1200HZ时的波形图五：Fc=600HZ时的波形图六：FC=2700HZ图七：FC=6000H图八：FC=3500HzFC=4000hzFC=4500HZ卷积算法如下：void LinearConvolution(Uint16 xn,Uint16 hn,float *x,float *h,float *y) {Uint16 i,j,k,l;Uint16 yn; //输出序列y的长度yn=xn+hn-1;for(i=0;i<yn;i++) y[i]=0; //输出数组初始化k=yn-1;for(i=hn-1;i>0;i--) //将*h作为被乘数{l=k;for(j=xn-1;j>0;j--) //数组x[n]的1~(xn-1)与h[i]一一相乘 {y[l]+=h[i]*x[j];l--;}y[l]+=x[0]*h[i];k--;}l=k;for(j=xn-1;j>0;j--){y[l]+=h[0]*x[j];l--;}y[l]+=x[0]*h[0];}void main(void){Uint16 i;InitSysCtrl();InitPieCtrl();IER = 0x0000;IFR = 0x0000;for(i=0;i<a;i++) //产生一个a点的三次谐波叠加而成的方波{Sample[i]=511*(sin(2*pi*5*i/(a-1))+sin(2*pi*i*5*3/(a-1))/3+sin(2*pi*i*5*5/(a-1))/5 )+512;//三个正弦波由5个15个25个包括在256个点的时刻中// DELAY_US(10);+sin(2*pi*i*5*5/(a-1)) +sin(2*pi*i*5*3/(a-1))/4sin(2*pi*5*i/(a-1))/100+}LinearConvolution(a,b,Sample,h,y1);//线性卷积while(1){// sample=sin(2*pi*5*n/(N-1))+sin(2*pi*15*n/(N-1))/3+sin(2*pi*25*n/(N-1))/5;/* dly[0]=sample;yn=0;for(i=0;i<N;i++) yn+=h[i]*dly[i];for(i=N-1;i>0;i--) dly[i]=dly[i-1];output[n]=yn;if(n==(N-1)) n=0;else n++;*/}}。
模拟低通滤波器的设计原理
低通滤波器的设计原理一、概述低通滤波器是一种常见的信号处理器件，主要用于去除信号中的高频成分，只保留低频成分。
在实际应用中，低通滤波器常常被用于去除噪声、平滑信号、滤波图片等领域。
本文将详细介绍低通滤波器的设计原理，包括滤波器的基本概念、频率响应、设计方法等内容。
二、滤波器的基本概念1. 滤波器的定义滤波器是指对信号进行加工，使得通过滤波器的信号在某些频率带上得到增强，而在其他频率带上被削弱或者完全消除的装置或电路。
2. 信号的频域表示在频域中，信号被表示为一系列不同频率的正弦波振动的叠加。
对于连续信号，可以使用傅里叶变换将其从时域转换为频域。
而对于离散信号，可以使用离散傅里叶变换（DFT）或快速傅里叶变换（FFT）来表示。
3. 频率响应滤波器的频率响应指的是滤波器在不同频率下对输入信号的响应程度。
频率响应通常以幅度响应和相位响应表示。
幅度响应指的是滤波器在不同频率下对信号幅度的响应程度。
常用的幅度响应描述包括增益衰减特性、通带范围、截止频率等。
相位响应指的是滤波器在不同频率下对信号相位的响应程度。
相位响应通常用于时序相关的应用，例如音频信号处理。
三、滤波器的类型根据频率响应的不同特点，滤波器主要分为以下几种类型：1. 低通滤波器低通滤波器允许低频信号通过，而削弱或完全消除高频信号。
低通滤波器在信号处理中常用于去除高频噪声、平滑信号等。
2. 高通滤波器高通滤波器允许高频信号通过，而削弱或完全消除低频信号。
高通滤波器在信号处理中常用于去除低频噪声、检测高频信号等。
3. 带通滤波器带通滤波器允许某一范围内的频率通过，而在其他频率上进行衰减。
带通滤波器在信号处理中常用于提取特定频率范围内的信号。
4. 带阻滤波器带阻滤波器允许某一范围外的频率通过，而在该范围内进行衰减。
带阻滤波器在信号处理中常用于去除特定频率范围内的干扰信号。
四、低通滤波器的设计原理低通滤波器的设计主要包括两个方面：滤波器基本结构的选择和滤波器参数的确定。
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一种低通连续可调滤波器实现方案郭继昌 李锵 李香萍(天津大学电子信息工程学院，天津，300072)摘 要：提出了一种通带截止频率连续可调的低通滤波器的新的设计方法。
文中证明，当阻带截止频率与通带截止频率之比是一个常数且抽样频率与通带截止频率之比也是一个常数时，FIR低通滤波器的阶数及冲击响应与滤波器的通带截止频率无关。
以一个基于DSP处理器，通带截止频率调整范围为20KHz至1MHz，调整精度为1Hz，阻带衰减大于为50dB的低通滤波器的设计为例说明了可调滤波器的设计过程。
关键词：数字信号处理器；可调滤波器；采样频率1．引言模拟信号处理中经常要用到通带截止频率可调的滤波器，如水声信号处理、音频信号处理等领域。
通带边界频率在几百kHz以下连续可调的有源低通滤波器和可调开关电容滤波器较容易实现，几百kHz的固定频率有源滤波器的设计和实现也不存在太多困难，但要实现连续调节则有一定的困难。
因为调节截止频率就是要调节电路中的电阻或电容或两者都调节。
在较低频率时可以考虑用模拟开关或数字电位器实现电阻或电容的切换或调整，但随着频率的增加，模拟开关和数字电位器的寄生电容开始影响滤波器的特性，频率上升到一定程度时，分布参数的影响将导致滤波器调试非常困难。
根据以上问题，本文提出了一种一定条件下连续可调低数字通滤波器的设计方法。
文中证明，当阻带截止频率与通带截止频率之比是一个常数且抽样频率与通带截止频率之比也是一个常数时，低通FIR滤波器的阶数N及滤波器的冲击响应与通带截止频率无关。
基于此原理提出了一种连续可调低通滤波器的设计方法。
2．可调数字滤波器的理论依据FIR(有限长单位冲击响应)滤波器由于具有线性相位及满足稳定性而得到了广泛应用[2]。
FIR滤波器的设计方法有窗函数法、频率采样法、切比雪夫逼近法等。
一些设计软件，如MATLAB等的使用使得FIR滤波器的设计变得简单而快捷。
关于FIR滤波器设计的有关参考文献资料很多[1-4]，这里不再赘述。
为了说明截止频率调整的原理，这里简单叙述一下窗函数法设计FIR滤波器[3]。
设滤波器的通带截止频率为，阻带截止频率为，系统采样频率为。
则其过渡带宽度为：p f s f samp f (1)p s tw f f f −=过渡带宽度数字角频率为： samp p s samp twtw f f f f f −==ππω22 (2)各种窗函数的过渡带宽可用N x /π表示[3]，其中N是滤波器阶数，x是一个整数，对应于矩形窗、三角形窗、汉宁窗(Hanning)、汉明窗(Hamming)、布莱克曼窗及凯塞窗，其值分别为4、8、8、8、12、10。
所以滤波器的阶数N可由下式求得： )(2p s samp tw f f f x x N −⋅⋅==ωπ(3)理想低通滤波器的冲击响应为： )())(sin()(απαω−−=n n n h c d (4) 其中2/)1(−=N α，c ω是3dB 通带截止数字角频率，其值为： samp p p c f f πωω222=⋅= (5) 加窗后低通滤波器的冲击响应为：(6))()()(n w n h n h d =下面推导两个定理。
定理1. 在满足下面两个条件情况下，低通FIR 滤波器的阶数N 的大小与通带截止频率无关。
(1)阻带截止频率与通带截止频率之比是一个常数； (2)抽样频率与通带截止频率之比是一个常数。
证明：在公式(3)中，若有定理1中的条件(1)成立，如设p s Af f =，其中A 是常数，则有：p p p p s f A f Af f f )1(−=−=− (7)再由条件(2)，设，其中B 是常数，则公式(3)可以写为：p samp Bf f =)1(2)1(2)(2−⋅⋅=−⋅⋅=−⋅⋅==A B x f A Bf x f f f x x N p pp s samp tw ωπ(8) (8)式说明N 是一个与通带截止频率无关的值。
定理2. 在满足下面两个条件情况下，低通FIR 滤波器的冲击响应与通带截止频率无关。
(1)阻带截止频率与通带截止频率之比是一个常数； (2)抽样频率与通带截止频率之比是一个常数。
证明：由公式(5)有： BBf f f f p p samp pc 1222πππω=== (9) 则公式(4)变为： )())(2sin()())(sin()(απαπαπαω−−=−−=n n B n n n h c d (10) 式(10)中，B 、α都是常数，与通带截止频率无关。
此式说明，在满足条件(1)和(2)时，低通FIR 滤波器的冲击响应与通带截止频率无关，即FIR 滤波器的系数与通带截止频率是无关的。
上述两个定理说明，在满足一定条件的情况下，FIR 低通滤波器的阶数及系数与通带截止频率无关。
据此可以实现连续可调的低通FIR 数字滤波器，实现过程如下。
1．根据设计指标，选择合适的窗函数，计算FIR 低通滤波器的阶数和系数；2．在滤波器阶数N 及系数不变的情况下，只要改变抽样频率就可以改变低通滤波器的通带截止频率，并能保证滤波器的衰减特性。
samp f 3．一种基于DSP 的可调滤波器设计方案以一个20kHz－1MHz 连续可调滤波器的设计为例说明设计过程。
滤波器具体指标如下：1． 通带截止频率20kHz－1MHz 连续可调,调整精度1Hz；2． 倍频程阻带衰减≥50dB，滤波器带内波动<0.5dB；3．1 参数计算所设计低通滤波器的倍频程阻带衰减≥50dB，这一点可以满足定理中的条件一，即阻带截止频率与通带截止频率之比为一常数2。
在实际实现中，再使抽样频率与通带截止频率之比也是一个常数，设其值为6。
这样，定理中的两个条件都得到满足，且有：πππω31622===p psamp pp f f f f (11) πωω322==p s (12) 阻带衰减：dB A s 50=根据以上滤波器的指标，采用汉明窗，可以计算出滤波器的参数[4]，其结果如下所示。
滤波器阶数：M=22滤波器系数为：h(0)=h(21)=-0.0017155 h(1)=h(20)=0.0023805 h(2)=h(19)=0.0042365h(3)=h(18)=-0.0076014 h(4)=h(17)=-0.012884 h(5)=h(16)=0.0207h(6)=h(15)=0.032141 h(7)=h(14)=-0.049536 h(8)=h(13)=-0.079006h(9)=h(12)=0.14327 h(10)=h(11)=0.44801根据这些参数可以实现低通FIR 滤波器。
3．2 硬件框图图1系统总体框图 图1是系统的总体框图。
主要包括输入信号缓冲及调理电路、A/D 变换器、输入缓冲FIFO、DSP 及外围电路、输出缓冲FIFO、D/A 变换器等几部分。
其中DSP 及外围电路包括程序存储器、串行口、显示及键盘接口等。
串行口用于实现和PC 机的通信，可以通过PC 机对滤波器的控制。
假定输入模拟信号为带限信号。
该信号经缓冲和调理后经A/D 变换进入输入缓冲FIFO。
当FIFO中的数据达到一定数量时产生中断，DSP将数据读入内存中并进行计算和处理，这里DSP主要实现FIR滤波运算。
处理后的数据写入输出FIFO中，之后通过D/A变换后输出模拟信号。
输出的信号是低通滤波后的结果。
有一点需要说明。
由图1可知，DSP、输入FIFO的输出时钟及输出FIFO的输入时钟采用的是同一主时钟，而D/A变换器、A/D变换器、输入FIFO的输入时钟及输出FIFO的输出时钟采用的是由DDS芯片AD9850提供的另外一个时钟。
两个时钟的采用是为了既保证DSP的高速运算又保证采样频率的可调及输出模拟信号的连续。
3．3 通带截止频率调整的原理在满足定理1和定理2中的条件时，低通FIR滤波器的阶数N和系数不随滤波器通带截止频率改变，因此DSP的计算算法(包括系数)不需要随截止频率做任何的改变。
AD9850是AD公司的DDS芯片，其接口简单，可通过8位并行口或串行口对其进行设置。
在32位频率控制字和125MHz时钟情况下，其输出频率分辨率可达0.0291Hz。
AD9850的输出时钟频率由DSP进行设置，该频率取滤波器通带截止频率的6倍，如通带截止频率为20kHz时，设置AD9850的输出频率为120kHz，通带截止频率为1MHz时，设置AD9850的输出频率为6MHz。
因此，当AD9850的输出频率调整步长为6Hz时就可以实现通带截止频率1Hz的调整。
在本设计中，D/A变换器、A/D变换器、输入FIFO的输入时钟及输出FIFO的输出时钟由AD9850提供。
为D/A变换器提供时钟是因为要实现采样频率的调整，从而调整通带截止频率；为输出FIFO的输出和D/A提供时钟是为了保证输出数据速率与输入采样速率一致，从而保证输出模拟信号的连续性。
3．4 软件滤波器的软件要实现的功能主要是FIR滤波。
工作流程为：根据按键输入的频率，DSP计算出应对AD9850设置的状态字并对AD9850进行设置，AD9850将按设置的频率输出时钟。
A/D 转换后的数据进入FIFO中，当到达设置的数据量时将产生中断，DSP将输入FIFO中的数据读入DSP并进行FIR运算。
运算完成后的数据写入输出FIFO。
输出FIFO中的数据将按照与A/D 转换同样的速率输出到D/A变换器中并产生模拟输出。
这样，只要保证FIR运算足够快就可以既不会产生数据溢出，也不会输出数据不足。
关于FIR计算的算法和程序很多，这里不再赘述。
3．5 滤波器实现中应考虑的问题1. 运算量估计及DSP芯片的选取滤波器必须做到实时处理，因此对运算量应该有一个精确的估计，然后选择合适的DSP处理器。
估计运算量时应按最高采样率时计算，主要估算其乘加次数。
2．A/D及D/A变换器的选取A/D及D/A变换器的选取主要考虑速度和数据宽度。
变换器的速度一定要大于所设计滤波器的最高采样速率并要考虑一定的裕量，变换器的数据宽度则根据实际需要的计算精度选择。
3．DDS芯片的选取DDS芯片的选择主要考虑频率的调整步长，当可调滤波器的调整步长较大时，可以选择精度稍低的DDS芯片。
4．结论本文提出了一种低通连续可调滤波器设计的新方法，并从理论上证明了实现的可能性。
根据该方法的原理，给出了实现可调滤波器的原理框图。
所实现的低通FIR滤波器在满足一定要求的情况下，可以实现通带截止频率的连续可调，调整精度可以达到1Hz甚至可以更高。
参考文献：[1]谭小刚.多抽样率频率抽样FIR数字滤波器设计.电子科技大学学报[J], 2002.10，31(5):460-464[2]郭继昌，向晖，滕建辅等.基于FPGA的FIR滤波器的实现.电子技术应用[J]，2000.5，26(5)：60-62[3]丁玉美，高西全.数字信号处理[M].西安：西安电子科技大学出版社，2004.[4]楼顺天，李博菡.基于MATLAB的系统分析与设计－信号处理[M].西安：西安电子科技大学出版社，1999.The Realization of the Lowpass Continuous Adjustable FilterGUO Jichang, LI Qiang, LI Xiangping(School of Electronic Information Engineering, Tianjin University, Tianjin,300072)AbstractIn this paper, a novel design method of a passband edge frequency continuous adjustable FIR filter is presented. It is proved that when the ratio of stopband edge frequency and passband edge frequency is a constant, and the ratio of sample frequency and passband edge frequency is also a constant, the order and the impulse response of FIR filter is independent of passband edge frequency. The design of a 20 kHz-1MHz adjustable FIR filter, witch with the adjustable accuracy of 1 Hz and stopband attenuation of 50 dB, is take as the example to explain the designing schedule.Keywords: Digital Signal Processor (DSP); Adjustable filter; Sample frequency作者简介：郭继昌：1966年生，副教授，博士，毕业于天津大学。