Matlab Simulink建模与仿真例题源代码

〔實例3.1〕試設計一個模擬低通濾波器，f p = 2400Hz，f s = 5000Hz，R p = 3 dB，R s =

25dB。分別用巴特沃斯和橢圓濾波器原型，求出其3dB 截止頻率和濾波器階數，傳遞函數，並作出幅頻、相頻特性曲線。

巴特沃斯濾波器設計的程序代碼如下：

% ch3example1A.m

clear;

f_p=2400; f_s=5000; R_p=3; R_s=25; % 設計要求指標

[n, fn]=buttord(f_p,f_s,R_p,R_s, 's'); % 計算階數和截止頻率

Wn=2*pi*fn; % 轉換為角頻率

[b,a]=butter(n, Wn, 's'); % 計算H(s)

f=0:100:10000; % 計算頻率點和頻率範圍

s=j*2*pi*f; % s=jw=j*2*pi*f

H_s=polyval(b,s)./polyval(a,s); % 計算相應頻率點處H(s)的值

figure(1);

subplot(2,1,1); plot(f, 20*log10(abs(H_s))); % 幅頻特性

axis([0 10000 -40 1]);

xlabel('頻率Hz');ylabel('幅度dB');

subplot(2,1,2); plot(f, angle(H_s)); % 相頻特性

xlabel('頻率Hz');ylabel('相角rad');

figure(2); freqs(b,a); % 也可用指令freqs直接畫出H(s)的頻率響應曲線。

橢圓濾波器設計的程序代碼如下：

〔程序代碼〕ch3example1B.m

% ch3example1B.m

clear;

f_p=2400; f_s=5000; R_p=3; R_s=25; % 設計要求指標

[n, fn]=ellipord(f_p,f_s,R_p,R_s,'s'); % 計算階數和截止頻率

Wn=2*pi*fn; % 轉換為角頻率

[b,a]=ellip(n,R_p,R_s,Wn,'s'); % 計算H(s)

f=0:100:10000; % 計算頻率點和頻率範圍

s=j*2*pi*f; % s=jw=j*2*pi*f

H_s=polyval(b,s)./polyval(a,s); % 計算相應頻率點處H(s)的值

figure(1);

subplot(2,1,1); plot(f, 20*log10(abs(H_s))); % 幅頻特性

axis([0 10000 -40 1]);

xlabel('頻率Hz');ylabel('幅度dB');

subplot(2,1,2); plot(f, angle(H_s)); % 相頻特性

xlabel('頻率Hz');ylabel('相角rad');

figure(2); freqs(b,a); % 也可用指令freqs直接畫出H(s)的頻率響應曲線。

〔實例3.2〕試設計一個巴特沃斯型數字低通濾波器，設採樣率為8000Hz，f p =

2100Hz，f s = 2500Hz，R p = 3dB，R s = 25dB。

設計程序代碼如下：

〔程序代碼〕ch3example2A.m

% ch3example2A.m

f_N=8000; % 採樣率

f_p=2100; f_s=2500; R_p=3; R_s=25; % 設計要求指標

Ws=f_s/(f_N/2); Wp=f_p/(f_N/2); % 計算歸一化頻率

[n, Wn]=buttord(Wp,Ws,R_p,R_s); % 計算階數和截止頻率

[b,a]=butter(n, Wn); % 計算H(z)

figure(1);

freqz(b,a, 1000, 8000) % 作出H(z)的幅頻相頻圖, freqz(b,a, 計算點數, 採樣率)

subplot(2,1,1); axis([0 4000 -30 3])

figure(2); % 第二種作圖方法

f=0:40:4000; % 計算頻率點和頻率範圍

z=exp(j*2*pi*f./(f_N)); %

H_z=polyval(b,z)./polyval(a,z); % 計算相應頻率點處H(s)的值

subplot(2,1,1); plot(f, 20*log10(abs(H_z))); % 幅頻特性

axis([0 4000 -40 1]);

xlabel('頻率Hz');ylabel('幅度dB');

subplot(2,1,2); plot(f, angle(H_z)); % 相頻特性

xlabel('頻率Hz');ylabel('相角rad');

〔實例3.3〕試設計一個切比雪夫1 型高通數字濾波器，採樣率為8000Hz，f p =

1000Hz，f s = 700Hz，R p = 3dB，R s = 20dB。

設計程序代碼如下：

〔程序代碼〕ch3example3A.m

% ch3example3A.m

f_N=8000; % 採樣率

〔程序代碼〕ch3example3A.m

% ch3example3A.m

f_N=8000; % 採樣率

〔實例3.4〕試設計一橢圓型帶通數字濾波器。設採樣率為10000Hz，f p = [1000; 1500]Hz，f s = [600; 1900]Hz，R p = 3dB，R s = 20dB。

設計程序代碼如下：

〔程序代碼〕ch3example4A.m

% ch3example4A.m

f_N=10000; % 採樣率

f_p=[1000, 1500]; f_s=[600, 1900]; R_p=3; R_s=20; % 設計要求指標

Ws=f_s/(f_N/2); Wp=f_p/(f_N/2); % 計算歸一化頻率

[n, Wn]=ellipord(Wp,Ws,R_p,R_s); % 計算階數和截止頻率

[b,a]=ellip(n, R_p, R_s, Wn); % 計算H(z)