基于simulink的數(shù)字濾波器的仿真

1、1基于基于Simulink的數(shù)字濾波器的仿真的數(shù)字濾波器的仿真徐澤暉王忠（四川大學(xué)通信工程系610065）摘要：摘要：介紹數(shù)字濾波器的定義、分類及實(shí)現(xiàn)方法。討論IIR濾波器、FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法以及如何運(yùn)用MATLAB中的DSPBlockset工具箱設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：IIR濾波器；FIR濾波器；DSP1引言數(shù)字濾波器，是指輸入、輸出均為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)一定運(yùn)算關(guān)系改變輸入信號(hào)所含頻率成分的相對(duì)比例或者濾除某些頻率成分的器件

2、。數(shù)字濾波器在數(shù)字信號(hào)處理的各種應(yīng)用中發(fā)揮著十分重要的作用，它是通過(guò)對(duì)抽樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算處理來(lái)達(dá)到頻域?yàn)V波的目的。數(shù)字濾波器從實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或者從單位脈沖響應(yīng)分類可以分成無(wú)限脈沖響應(yīng)（IIR）和有限脈沖響應(yīng)（FIR）濾波器。MATLAB中的DSPBlockset工具箱提供完整豐富的模塊范例函數(shù)庫(kù)，以進(jìn)行數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)（DSPSystem）的設(shè)計(jì)、模擬與快速原型化（rapidprototyping）?？蛇m用于建立古典（classical）

3、、多速率（multirate）、適應(yīng)性（adaptive）的濾波器。MATLAB的DSPBlockset工具箱的兩個(gè)基本組成就是濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)部分以及譜分析部分。工具箱提供了豐富而簡(jiǎn)便的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)FIR和IIR的方法，是原來(lái)繁瑣的程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化成函數(shù)的調(diào)用。2.2.典型IIRIIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)雙線性變換法為了克服沖激響應(yīng)不變法的頻率混疊現(xiàn)象，需要使s平面與z平面建立一一對(duì)應(yīng)的單值映射關(guān)系，即求出s=f（z），然后將它帶入H（s），

4、就可以求得H（z），即H（z）=H（s）|s=f（z）（1）為了克服多值映射這一缺點(diǎn)，我們首先把整個(gè)s平面壓縮變換到某一中介的s1平面的一條橫帶里，其次再通過(guò)上面討論過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)變換關(guān)系z(mì)=es1T將此橫帶變換到整個(gè)z平面上去，這樣就使s平面與z平面是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，消除了多值變換性，也就消除了頻譜混疊現(xiàn)象。例如試用雙線性變換法設(shè)計(jì)一個(gè)ChebyshevⅡ高通濾波器，使其幅頻特性逼近一個(gè)具有以下技術(shù)指標(biāo)的模擬ChebyshevⅡ高通濾波器：

5、Ws=2pi1kHz，Wp=2pi1.4kHz，在Ws處的最小衰減為15dB，在Wp處的最大衰減不超過(guò)0.3dB，抽樣頻率為20kHz。MATLAB程序?yàn)閣s=2pi1000ws1=ws2piwp=2pi1400wp1=wp2pi3beta=0.1102(608.7)kaiw=Kaiser(n1beta)b=fir1(nw’stop’kaiw)[hw]=freqz(b15122)plot(w20log10(abs(h)))gridxla

6、bel(‘頻率（歸一化）’)ylabel((‘幅度dB’))帶阻濾波器幅頻特性實(shí)現(xiàn)如圖2所示。圖2帶阻濾波器幅頻特性4.4.數(shù)字濾波器的仿真及實(shí)現(xiàn)DSPBlockset提供了200多個(gè)高級(jí)DSP和數(shù)學(xué)函數(shù)，包括變換、矩陣運(yùn)算、FIR、IIR、自適應(yīng)和多速率濾波、譜分析和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)IO所有這些都是高效的基于幀的實(shí)現(xiàn)。DSPBlockset對(duì)于開(kāi)發(fā)語(yǔ)音、音頻和基帶通信算法、基于傳感器的信號(hào)處理應(yīng)用都是非常理想的。利用這個(gè)具有強(qiáng)大功能軟件MAT

7、LAB中專為數(shù)字信號(hào)處理（DSP）而設(shè)計(jì)的工具箱DSPBlockset對(duì)數(shù)字濾波器進(jìn)行仿真。本文通過(guò)調(diào)用Simulink中的功能模塊構(gòu)成數(shù)字濾波器的仿真框圖在仿真過(guò)程中可以雙擊各功能模塊隨時(shí)改變參數(shù)獲得不同狀態(tài)下的仿真結(jié)果。例如構(gòu)造以基波為主的原始信號(hào)x（t）=5sin(100πｔ)2sin(200πｔ)sin(300πｔ)通過(guò)Simulink環(huán)境下的DigitalFilterDesign(數(shù)字濾波器設(shè)計(jì))模塊中的DSPBlockset