2010届电子信息工程专业毕业设计(论文)
图5-3 凯塞窗的频率特性曲线
这是一种适应性较强的窗。它拥有一个可自由选择的参数β,可以同时调整主瓣宽度与旁瓣电平。因此,改变β就能对主瓣宽度与旁瓣衰减进行选择。
23
2010届电子信息工程专业毕业设计(论文)
输入滤波器性能要求 带通 微分器 希尔伯特变换器 WATE加权函数 集F的密集格点 EFF要求的幅度 用公式表示逼近问题 瑞米兹交换算法 计算单位冲激响应h(n) 打印出最佳误差及h(n)
图5-4 最佳线性相位FIR滤波器设计算法框图
24
2010届电子信息工程专业毕业设计(论文)
(r+1)个极值频率的初始猜测值
N 最优逼近 Y 极值点位置是否变化? N 极值点是否多于(r+1)个? Y 舍去ω=0,π中较小的一个局部极值,保留(r+1)个最大极值 计算E(ω)并求出| E(ω)|>δ处的局部极大值 通过r点内插得到p(ω) 计算极值频率集上的最优
图5-5 瑞米兹算法的步骤
25
2010届电子信息工程专业毕业设计(论文)
结论
数字信号处理系统具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等突出优点,这些都是模拟信号处理系统所无法比拟的。
与传统的通过调整窗函数来进行优化设计的思想相比,使最后所设计出的滤波器的频率响应同理想频率响应之间的逼近误差最小。由于其中的逼近误差函数可灵活定义,算法能够适用于具有不同频域技术指标要求的滤波器的设计。
比较上述设计的结果可以得出以下结论:
(1).窗函数法是从时域出发,通过一定的窗函数截取有限长的单位脉冲响应来逼近理想单位脉冲响应;频率抽样法则是从频域出发对理想脉冲响应的逼近。
(2).采用切比雪夫最佳一致逼近法时,滤波器既有好的衰减特性又有好的边缘频率.滤波器的阶次也可以预先估计。
(3).通过MATLAB软件提供的Remez 函数实现Remez算法,设计滤波器逼近理想频率响应,从而达到FIR数字滤波器的最优化设计。应用Matlab对DSP进行系统级的设计极大地改进了传统的设计方法。Matlab系统级的设计环境,有助于在设计早期发现错误和应对系统复杂性不断增加的挑战,方便了复杂DSP应用系统的设计。所设计的数字滤波器和传统设计的滤波器比较,速度提高了很多,设计过程得到了很大的简化,方便了开发设计。
谢辞
在这里,对所有参与此次设计并给予帮助的老师和同学表示感谢。
首先,要感谢学院给予我们一次这样好的机会。让我们可以通过设计动手动脑,既巩固了过去四年中学习过的相关专业知识,又学习到了以前课本上未曾接触到的知识或技术。同时,也要感谢领导们的悉心照顾,为我们参加设计的同学提供良好的实验环境和上机环境,给我们带来非常大的便利。
其次,毕业设计的顺利完成,离不开指导老师、同学及朋友的关心和帮助。在整个的毕业设计中,老师、同学及朋友提供有利于设计的宝贵建议和意见,在他们的帮助下,毕业设计得以不断的完善,最终帮助我完整的写完了整个论文。
在这里,尤其要对这次设计的指导老师徐老师,表示诚挚的感谢。徐老师指引我的设计的方向和架构,并对本论文初稿进行逐字批阅,指正出其中误谬之处,使我有了思考的方向。他的循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪;他的严谨细致、一丝不苟的作风,将一直是我工作、学习中的榜样。在此,谨向徐老师表示崇高的敬意和衷心的感谢!
参考文献
[1]胡广书. 数字信号处理—理论、算法与实现[M]. 北京:清华大学出版社. 1997 [2]程佩清. 数字信号处理(第二版) [M]. 北京:清华大学出版社. 2001 [3]张志涌. 精通MATLAB6.5[M]. 北京航空航天出版社. 2003
26
2010届电子信息工程专业毕业设计(论文)
[4]陆心如. 数字信号处理原理及应用[M]. 北京:电子工业出版社. 1996 [5]黄大卫. 数字滤波器[M]. 北京:中国铁道出版社. 1991
[6]张雄伟. DSP 芯片的原理与开发应用[M] . 北京:电子工业出版社. 1997 [7]刘树堂,黄建国. 西安:西安交通大学出版社. 2001
[8]丁美玉,高西全. 数字信号处理[M].西安:西安电子科技大学出版社. 2001 [9]常迥. 数字信号处理. 北京:地质出版社,1980
[10]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. 2000
附录
在本次设计的最后,对研究中的比较重要和繁难的问题进行一下归纳和总结。主要解释的是在FIR数字滤波器设计的计算机实现过程中,所应用到的MATLAB软件的知识点和相关的低通滤波器的MATLAB程序。具体内容如下:
因为,低通FIR数字滤波器的理想性能指标要求为:通带截止频率Wp=0.3π,阻带截止频率Ws=0.5π,阻带衰减At不小于40dB,通带衰减不大于3dB, fs=4000。
所以,我们需要通过几种窗函数计算机实现的图象来进行对比。基于对窗函数的一些特性和公式的了解,我们选择凯塞窗、汉宁窗、矩形窗。在经过以上三种窗函数的对比分析之后,我们利用瑞米兹算法对滤波器进行了优化设计。 MATLAB程序: 凯塞窗:
wn=kaiser(28,3.44); nn=[0:1:27]; alfa=(28-1)/2 ;
hd=sin(0.4*pi*(nn-alfa)./(pi*(nn-alfa)); h=hd.*wn';
[h1,w1]=freqz(h,1);
plot(w1/pi,20*log10(abs(h1))); axis([0,1,-80,101]); grid;
xlabel('归一化频率/π')
ylabel('幅度/dB') 汉宁窗:
hanning: wp=0.3*pi; ws=0.5*pi; wdelta=ws-wp; N=ceil(8*pi/wdelta);
27