電子信息科學與技術導論課論文

1、電子信息科學與技術導論課論文第1頁共19頁基于基于MatlabMatlab的濾波器設計的濾波器設計1.1.緒論緒論當今，數(shù)字信號處理[1](DSP：DigtalSignalProcessing)技術正飛速發(fā)展，它不但自成一門學科，更是以不同形式影響和滲透到其他學科：它與國民經濟息息相關，與國防建設緊密相連；它影響或改變著我們的生產、生活方式，因此受到人們普遍的關注。數(shù)字化、智能化和網絡化是當代信息技術發(fā)展的大趨勢，而數(shù)字化是智能化和網絡

2、化的基礎，實際生活中遇到的信號多種多樣，例如廣播信號、電視信號、雷達信號、通信信號、導航信號、射電天文信號、生物醫(yī)學信號、控制信號、氣象信號、地震勘探信號、機械振動信號、遙感遙測信號，等等。數(shù)字濾波技術是數(shù)字信號分析、處理技術的重要分支[23]。無論是信號的獲取、傳輸，還是信號的處理和交換都離不開濾波技術，它對信號安全可靠和有效靈活地傳輸是至關重要的。在所有的電子系統(tǒng)中，使用最多技術最復雜的要算數(shù)字濾波器了。數(shù)字濾波器的優(yōu)劣直接決定產品

3、的優(yōu)劣。MATLAB是美國Mathwks公司推出的一套用于工程計算的可視化高性能語言與軟件環(huán)境。MATLAB為數(shù)字濾波器的研究與應用提供了一個直觀、高效、便捷的利器。它以矩陣運算為基礎，把計算、可視化、程序設計融合到了一個交互式的工作環(huán)境中。MATLAB退出的工具箱使各個領域的研究人員可以直觀方便地進行科學研究、工程應用，其中的信號處理、圖像處理、小波等工具箱為數(shù)字濾波研究的蓬勃發(fā)展提供了有力的工具。幾乎在所有的工程技術領域中都會涉及到

4、信號的處理問題，其信號表現(xiàn)形式有電、磁、機械以及熱、光、聲等。信號處理的目的一般是對信號進行分析、變換、綜合、估值與識別等。如何在較強的噪聲背景下提取出真正的信號或信號的特征，并將其應用于工程實際是信號處理的首要任務。數(shù)字濾波器，在數(shù)字信號處理中有著廣泛的應用，因此，無論是在理論研究上還是在如通訊、HDTV(高清晰度電視)、雷達、圖象處理、數(shù)字音頻等實際應用上都有著美好的技術前景和巨大的實用價值?；趍atlab實現(xiàn)數(shù)字濾波設計，可通過

5、修改濾波器的參數(shù)十分方便地改變?yōu)V波器的特性，因此我們有必要對濾波器的設計方法進行研究，理解其工作原理優(yōu)化設計方法，設計開發(fā)穩(wěn)定性好的濾波器系統(tǒng)。掌握濾波器的設計技術和原理能為在通信領域、信號處理領域等諸多領域中對數(shù)字濾波器的設計提供技術和準備，這不僅具有重要的理論意義同時還具有重要的現(xiàn)實意義。目的與意義電子信息科學與技術導論課論文第3頁共19頁（4）有和用其他高級語言（如C，C，F(xiàn)TRAN，JAVA）編寫的外部程序相接口的能力，也可把M

6、ATLAB程序轉換成上述高級語言的子程序。（5）有從外部文件及外部硬件設備讀入數(shù)據的能力。（6）有豐富的網絡資源，從相關的Web網站可以直接獲得全套的MATLAB聯(lián)機幫助文件和說明書的電子文檔，還可以獲得各類技術支持與幫助。（7）有豐富的工具箱〔toolbox〕。各個領域的專家學者將眾多學科領域中常用的算法編寫為一個個子程序，即m文件，這些m文件包含在一個個工具箱中。其工具箱可以分為兩大類，即功能性工具箱和科學性工具箱。功能性工具箱主要

7、用來擴充MATLAB的符號計算、圖形可視化、建模仿真、文字處理等功能以及與硬件實時交互的功能。學科性工具箱是按學科領域來分類的，如信號處理、控制、通信、神經網絡圖像處理、系統(tǒng)辨識、魯棒控制、模糊邏輯、小波等工具箱。可以看出MATLAB是一個功能十分強大的系統(tǒng)，是集數(shù)值計算、圖形管理、程序開發(fā)為一體的環(huán)境。除此之外，MATLAB還具有很強的功能擴展能力，與它的主系統(tǒng)一起，可以配備各種各樣的工具箱，以完成一些特定的任務。用戶可以根據自己的工

8、作任務，開發(fā)自己的工具箱。在國際學術界，MATLAB已經被確認為準確、可靠的科學計算標準軟件。在許多國際一流學術刊物上，（尤其是信息科學刊物），都可以看到MATLAB的應用。在設計研究單和工業(yè)部門，MATLAB被認作進行高效研究、開發(fā)的首選軟件工具。如美國NationalInstruments公司信號測量、分析軟件LabVIEW，Cadence公司信號和通信分析設計軟件SPW等，或者直接建筑在MATLAB之上，或者以MATLAB為主要支

9、撐。2.2濾波器2.2.1波濾器濾波器是一種用來消除干擾雜訊的器件，將輸入或輸出經過過濾而得到純凈的交流電。您可以通過基本的濾波器積木塊二階通用濾波器傳遞函數(shù)，推導出最通用的濾波器類型：低通、帶通、高通、帯阻和橢圓型濾波器。傳遞函數(shù)的參數(shù)——f0、d、hHP、hBP和hLP，可用來構造所有類型的濾波器。轉降頻率f0為s項開始占支配作用時的頻率。設計者將低于此值的頻率看作是低頻，而將高于此值的頻率看作是高頻，并將在此值附近的頻率看作是帶內