買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 本科畢業(yè)設(shè)計論文 題 目 波器設(shè)計 專業(yè)名稱 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 畢業(yè)時間 2014 年 6 月 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 畢業(yè) 任務(wù)書 一、題目： 二、指導(dǎo)思想和目的要求： 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(yīng)用于工程 實際是信號處理的首要任務(wù)。數(shù)字信號處理中一個非常重要且應(yīng)用普遍的技術(shù)就是數(shù)字濾波。數(shù)字濾波器有 字濾波器和 字濾波器， 字濾波器的設(shè)計方法是利用模擬濾波器成熟的理論及設(shè)計圖表進行設(shè)計的，因而保留了一些典型模擬濾波器優(yōu)良的幅度特性，但設(shè)計中只考慮了幅度特性，沒考慮相位特性，所設(shè)計的濾波器一般是某種確定的非線性相位特性。為了得到線性相位特性，對 濾波器設(shè)計變得復(fù)雜，成本也高，又難以得到嚴格的線性相位特性。而 容易 做到有嚴格的線性相位特性，同時為了使 而研究 字濾波器的優(yōu)化設(shè)計具有重要的理論意義。本課題將對這一領(lǐng)域進行深入研究，希望通過該畢業(yè)設(shè)計，學(xué)生能達到： 1. 掌握 2. 掌握 過比較尋求最佳的優(yōu)化方法； 3能用 程實現(xiàn) 三、主要技術(shù)指標(biāo)： 1 學(xué)習(xí)理解 波器三種主要的優(yōu)化設(shè)計方法：窗函數(shù)法、頻率采樣法、 等波紋最佳逼近法；并通過 2 濾波器階數(shù)和采樣頻率；通帶和阻帶截止頻率 ；通帶和阻帶衰減。 設(shè)計 論文 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 從仿真結(jié)果中，得出有關(guān)結(jié)論。 4 翻譯相關(guān)的英文科技文章一篇。 5 撰寫畢業(yè)設(shè)計論文一篇。 四、進度與要求 第 01周 2周： 鞏固 第 03周 4周：對窗函數(shù)法，頻率采樣法及等波紋逼近法這三種方法認真認識和理解。 第 05周 8周： 在網(wǎng)上搜集相關(guān)知識，或者查閱相關(guān)書籍。 第 09周 4周： 應(yīng)用 第 15周 6周： 撰寫畢業(yè)設(shè)計論文，論文答辯。 五、 主要參考書及參考資料 1 羅軍輝、羅勇江等 . M機械工業(yè)出版社， 2005 2 鄒鯤，袁俊泉，龔享銥 清華大學(xué)出版社 3 張明照，劉政波，劉斌 科學(xué)出版社 生 喬美麗 指導(dǎo)老師 譚明虎 系主任 史儀凱 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 摘要 在數(shù)字控制系統(tǒng)中 ,輸入信號中所含的干擾對系統(tǒng)的性能會產(chǎn)生很大的影響，因此需要對輸入信號進行處理，并在其中提取出有用信號或者信號特征。那么 如何在錯綜復(fù)雜的信號中提取有用的信號就顯得尤為重要。數(shù)字濾波器包括有限沖激響應(yīng)(波器和無限沖激響應(yīng) (波器。其中 ,有考慮到相位特性，所設(shè)計的濾波器一般是某種確定的非線性相位特性 ,難以得到嚴格的線性相位特性。但是 容易做到有嚴格的線性相位特性。通過對倆種濾波器的比較 ,有限長沖激響應(yīng)（ 波器在數(shù)字信號處理中更嚴格 ,更準確 ,并在數(shù)字信號處理中發(fā)揮著極其重要作用 采用 件對 器進行仿真設(shè)計，從而簡化了設(shè)計中繁瑣的計算。 濾波器的設(shè)計是信號處理的核心問題之一。根據(jù) 出了 出了在 窗函數(shù)法設(shè)計 波器的過程和設(shè)計實例。通過利用不同的窗函數(shù)方法設(shè)計 所設(shè)計的濾波器進行分析比較，得出各種方法設(shè)計的濾波器的優(yōu)缺點及其不同的使用場合，從而可以在設(shè)計濾波器時能夠正確的選擇 關(guān)鍵詞： 函數(shù)， 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 n is in a on of of to be to or is in IR is it is to a IR in at it is to do By of in an IR in is of to IR is IR is in IR of IR to a of to of of so a to IR 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 錄 第一章 緒論 . 1 題的依據(jù)及意義 . 1 波器 . 1 函數(shù) . 2 合窗函數(shù)設(shè)計法原理 . 2 第二章 數(shù)字濾波器的基本理論 . 6 字濾波器簡介 . 6 字濾波器 . 7 字濾波器 . 7 波器的特點 . 7 波器實現(xiàn)基本結(jié)構(gòu) . 8 字濾波器的基本概念 . 14 字濾波器的比較 . 15 第三章 字濾波器設(shè)計方法研究 . 17 字濾波器的設(shè)計原理 . 17 種常見的窗函數(shù) . 18 形窗 . 18 寧窗函數(shù) . 18 明窗函數(shù) . 19 角窗函數(shù) . 19 萊克曼窗 . 20 種窗函數(shù)的特征 . 20 字濾波器的頻率采樣法 . 26 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 用窗口設(shè)計法設(shè)計 字濾波器 . 26 第四章 字濾波器的設(shè)計 . 28 計指標(biāo)的確定 . 28 波器類型的選擇 . 29 波器階數(shù)和系數(shù)的確定 . 30 數(shù) . 30 數(shù) . 30 第五章 基于 波器設(shè)計實例及仿真 . 32 波器設(shè)計 要求 . 32 計函數(shù)的選取 . 32 函數(shù)構(gòu)造 . 33 計步驟 . 35 計方法 . 35 據(jù)設(shè)計步驟編寫 . 36 用 帶函數(shù)設(shè)計 . 37 用 具箱設(shè)計 . 42 波器濾波性能測試 . 44 參考文獻 . 46 致 謝 . 47 畢業(yè)設(shè)計小結(jié) . 48 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 第一章 緒論 題的依據(jù)及意義 在所有的工程技術(shù)領(lǐng)域中都會涉及到信號的處理問題，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(yīng)用于工程實際是信號處理的首要任務(wù)。數(shù)字信號處理中一個非常重要且應(yīng)用普遍的技術(shù)就是數(shù)字濾波。數(shù)字濾波器有 而保留了一些典型模擬濾波器優(yōu)良的幅度特性，但設(shè)計中只考慮了幅度特性，沒考慮相位特性，所設(shè)計的濾波器一般是某種確定的非線性相位特性。為了得到線性相位特性，對 波器必須另外加相位校正網(wǎng)絡(luò)，使濾波器設(shè)計變得復(fù)雜，成本也高，又難以得到嚴格的線性相位特性。而 波器在保證幅度特 性滿足技術(shù)要求的同時，很容易做到有嚴格的線性相位特性，同時為了使 字濾波器的設(shè)計更優(yōu)化，因而研究 波器 波器，即有限長單位沖激響應(yīng)濾波器，是數(shù)字信號處理系統(tǒng)中最基本的元件，它可以在保證任意幅頻特性的同時具有嚴格的線性相頻特性，同時其單位沖激響應(yīng)是有限的，沒有輸入到輸出的反饋，是穩(wěn)定的系統(tǒng)。因此， 像處理、模式識別等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用， ： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 波器的硬件實現(xiàn)主要有數(shù)字集成芯片， 片 波器，可編程 兩者的實際方法主要通過 設(shè) 計方法多樣，形式靈活，能夠滿足各種要求，并且不受數(shù)字集成芯片規(guī)格的限制。 2 帶和過渡帶、約束最小二乘法、任意相應(yīng)法、升余弦法，其中最常用的是窗函數(shù)法。 函數(shù) 窗函數(shù)法是設(shè)計 波器的最主要方法之一，實際中遇到的離散時間信號總是有限長的，因此不可避免的要遇到數(shù)據(jù)截短的問題，在信號處理中，對離散序列的截短是通過序列與窗函數(shù)相乘來實現(xiàn)的。 在信號處理中，窗函數(shù)是一種除在給定區(qū)間之外取值均為 0 的實函數(shù)。譬如：在給定區(qū)間內(nèi)為常數(shù)而在區(qū)間外為 0 的窗函數(shù)被形象地 稱為矩形窗。任何函數(shù)與窗函數(shù)之積仍為窗函數(shù)，所以相乘的結(jié)果就像透過窗口“看”其他函數(shù)一樣。窗函數(shù)在光譜分析、濾波器設(shè)計以及音頻數(shù)據(jù)壓縮等方面有廣泛的應(yīng)用。 常用的窗函數(shù)有矩形窗、巴特利特（ 、三角窗、海明（ 、漢寧（ 、布萊克曼（ 、切比雪夫（ 、凱澤（ 。 合窗函數(shù)設(shè)計法原理 數(shù)字濾波器可以理解為是一個計算程序或算法，將代表輸入信號的數(shù)字時間序 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 列轉(zhuǎn)化為代表輸出信號的數(shù)字時 間序列，并在轉(zhuǎn)化過程中，使信號按預(yù)定的形式變 化。數(shù)字濾波器有多種分類，根據(jù)數(shù)字濾波器沖激響應(yīng)的時域特征，可將數(shù)字濾波器分為兩種，即無限長沖激響應(yīng)（ 波器和有限長沖激響應(yīng)（ 波器。模擬濾波器相匹配。所以 波器的設(shè)計可以采取在模擬濾波器設(shè)計的基礎(chǔ)上進一步變換的方法。 的設(shè)計問題實質(zhì)上是確定能滿足所要求的轉(zhuǎn)移序列或脈沖響應(yīng)的常數(shù)問題，設(shè)計方法主要有窗函數(shù)法、頻率采樣法和等波紋最佳逼近法等。的相位特性，這對于語音信號處理和數(shù)據(jù)傳輸是和重要的。目前函數(shù)法、頻率取樣法和切比雪夫等波紋逼近的最優(yōu)化設(shè)計方法。常用的是窗函數(shù)法和切比雪夫等波紋逼近的最優(yōu)化設(shè)計方法。 因此設(shè)計 波器的方法之一可以從時域出發(fā)，截取有限長的一段沖擊響應(yīng)作為 H(z)的系數(shù)，沖擊響應(yīng)長度 (z)的階數(shù)。只要 取的方法合理，總能滿足頻域的要求。一般這種時域設(shè)計、頻域檢驗的方法要反復(fù)幾個回合才能成功。 要設(shè)計一個線性相位的 字濾波器，首先要求理想頻率響 )( )( 期為 2 ，可以展開成傅氏級數(shù)： ()(（ 1 使用上述的傳遞函數(shù)去逼近 )( 一個理想的頻率響應(yīng) )( 傅立葉反變換： (2 1)(20 （ 1 其中 )(與理想頻響對應(yīng)的理想單位抽樣響應(yīng)序列。但不能用來作為設(shè)計h(n)，因為 )(般都是無限長、非因果的，物理上無法實現(xiàn)。為了 設(shè)計出頻響類似于理想頻響的濾波器，可以考慮用 )(近似 )( 窗函數(shù)的基本思想：先選取一個理想濾波器（它的單位抽樣響應(yīng)是非因果、無限長的），再截?。ɑ蚣哟埃┧?的單位抽樣響應(yīng)得到線性相位因果 種 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 方法的重點是選擇一個合適的窗函數(shù)和理想濾波器。 設(shè) x(n) 是一個長序列， w(n) 是長度為 N 的窗函數(shù)，用 w(n) 截斷 x(n) ，得到 n)即 )()()( n （ 1 在頻域上則有 d 1 由此可見，窗函數(shù) w(n) 不僅僅會影響原信號 x(n) 在時域上的波形，而且也會影響到頻域內(nèi)的形狀。 表 1所示 : 窗 窗 函 數(shù) 矩形窗 角窗 海明窗 寧窗 萊克曼 比雪夫窗 塞窗 1 函數(shù) 加矩形窗后的頻譜和理想頻譜可得到以下結(jié)論： 加窗使過渡帶變寬，過渡帶的帶寬取決于窗譜的主瓣寬度。矩形窗情況下的過 渡帶寬是 N/4 。 N 越大，過渡帶越窄、越陡； 過渡帶兩旁產(chǎn)生肩峰，肩峰的兩側(cè)形成起伏振蕩。肩峰幅度取決于窗譜主瓣和 旁瓣面積之比。矩形窗情況下是 與 N 無關(guān)。工程上習(xí)慣用相對衰耗來描述買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 濾波器，相對衰耗定義為： )0(/)(l g 20)(/)(l g 20)( 0 （ 1 這樣兩個肩峰點的相對衰耗分別是 21中（ 應(yīng)的點的值定義為阻帶最小衰耗。 以上的分析可見，濾波器的各種重要指標(biāo)都是由窗函數(shù)決定，因此改進濾波器的關(guān)鍵在于改進窗函數(shù)。 窗函數(shù)譜的兩個最重要的指標(biāo)是：主瓣寬度和旁瓣峰值衰耗。旁瓣峰值衰耗定義為： 旁瓣峰值衰耗 20一旁瓣峰值主瓣峰值 ) （ 1 為了改善濾波器的性能，需使窗函數(shù)譜滿足： (1)主瓣盡可能窄，以使設(shè)計出來的濾波器有較陡的過渡帶。 (2)盡量減少最大旁瓣的相對幅度，也就是能量集中于主瓣，以減小帶 內(nèi)、帶外波動的最大幅度，增大阻帶衰減。 一般來說，以上兩點很難同時滿足。當(dāng)選取主瓣寬度很窄時，旁瓣的分量勢必增加，從而帶內(nèi)、帶外的波動也增加了；當(dāng)選取最小的旁瓣幅度時，降低了帶內(nèi)、帶外的波動，但是過渡帶的陡度減小了。所以實際采用的窗函數(shù)其特性往往是它們的折中，在保證主瓣寬度達到一定要求的前提下，適當(dāng)犧牲主瓣寬度來換取旁瓣波動的減小。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 第二章 數(shù)字濾波器的基本理論 字濾波器簡介 如果一個濾波器的輸入和輸出信號是離散的，那么這個濾波器的沖擊響應(yīng)必然就是離散的，這樣的濾波器就是數(shù)字濾波器。數(shù)字濾波 器是一種過濾時間離散信號的數(shù)字系統(tǒng)。它可以對輸入的離散信號進行一系列運算處理，從輸入的信號中獲得所需要的信息。一個數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)可以表示為： 01()1（ 2 數(shù)字濾波器分為有限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器，即 字濾波器和無限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器，即 字濾波器。從公式的角度來看， 字濾波器的 始終為零； 字濾波器 少有一個非零。 實現(xiàn)數(shù)字濾波器的方法一般有兩種：利用計算機的程序編譯 ,也就是采用計算機軟件來實現(xiàn)；利用數(shù)字處理硬件 , 專用的數(shù)字信號處理器或采用通用的數(shù)字信號處理器來實現(xiàn) .2 數(shù)字濾波器的主要技術(shù)指標(biāo) : 1. 特征頻率 濾波器的頻率參數(shù)主要有： 通帶截頻 為通帶與過渡帶的邊界點，在該點信號增益下降到規(guī)定的下限。 阻帶截頻 為阻帶與過渡帶的邊界點，在該點信號衰耗下降到規(guī)定的下限。 轉(zhuǎn)折頻率 為信號功率衰減到 1/2(約 3的頻率，在很多情況下，也常以 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 固有頻率 就是其諧振頻率，復(fù)雜電路往往有多個固有頻率 3。 2. 增益與衰耗 濾波器在通帶內(nèi)的增益并非常數(shù)。 對低通濾波器通帶增益 一般指 =0 時的增益；高通指時的增益；帶通則指中心頻率處的增益。 對帶阻濾波器，應(yīng)給出阻帶衰耗，衰耗定義為增益的倒數(shù)。 通帶增益變化量 指通帶內(nèi)各點增益的最大變化量，如果 以 單位，則指增益 的變化量。 字濾波器 無限長單位沖激響應(yīng)濾波器，即 字濾波器具有下面幾個特點： 6 1. 系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)為無限長的 2. 系統(tǒng)函數(shù)在有限 z 平面上有極值點 3. 結(jié)構(gòu)上是遞歸型的 ,在結(jié)構(gòu)中存在著輸出對輸入的反饋 波器的設(shè)計就是在給定的技術(shù)指標(biāo)下去確定濾波器的階數(shù) N 和系數(shù) 。在已滿足給定的技術(shù)指標(biāo)下，應(yīng)選用階數(shù)盡可能低的濾波器，因為濾波器的階數(shù)越低，在實現(xiàn)時成本就越低。 在設(shè)計 波器時，最常用的方法是利用模擬濾波器來設(shè)計數(shù)字濾波器。其原因為： 1. 模擬濾波器的設(shè)計技術(shù)相對成熟，可以廣泛利用 2. 模擬濾波器有大量的參考程序和表格 3. 它的解可以為閉合形式的 字濾波器 波器的特點 : 1. 系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)是有限長的 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 2. 系統(tǒng)函數(shù)在 |z|0平面上，只有零點，沒有極點，所有極點都在 z=0處，濾波器永遠是穩(wěn)定的 3. 結(jié)構(gòu)上主要是非遞歸結(jié)構(gòu)，但有些結(jié)構(gòu)也包含反饋的遞歸部分，比如 頻率采樣結(jié)構(gòu) 波器實現(xiàn)基本結(jié)構(gòu) 在討論任何一種濾波器時，都要著重分析其系統(tǒng)函數(shù)， 10)()( （ 2 1. 橫截型（卷積型、直接型） 直接型、卷積型 )結(jié)構(gòu)： 若給定差分方程為： y(n)=1)(N 則可以直接由差分方程得出 波器結(jié)構(gòu)如下圖所示： x ( n )h ( 0 ) h ( 1 ) h ( 2 ) h ( N - 2 ) h ( N - 1 )y ( n )1z 1z 1z圖 2接型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 這就是 稱直接型或卷積型結(jié)構(gòu)。 波器的橫截型結(jié)構(gòu) 1 若 h(n)呈現(xiàn)對稱特性，即此 波器具有線性相位，則可以簡化成橫截型結(jié)構(gòu)，下面分情況討論： 1. 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 圖 2 為奇數(shù)時 波器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 2. N 為偶數(shù)時線性相位 波器實現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖所示 : 圖 2為偶數(shù)時 我們知道 波器的優(yōu)點是可利用模擬濾波器設(shè)計的結(jié)果，缺點是相位是非線性的，若需要線性相位，則要用全通網(wǎng)絡(luò)進行校正，比較麻煩，而 波器的優(yōu)點是可以方便地實現(xiàn)線性相位。 2級聯(lián)型 將 H(z)分解為若干個實系數(shù)一階或二階因子相乘： 121 , 2 ,1( ) 0 (1 )L z h z z (2其中 2,21,11 zz 為二階基本節(jié)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 實現(xiàn)結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 2波器級聯(lián)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 該結(jié)構(gòu)圖中有 2L=M 個延遲器， 2L+1=M+1個乘法器， 2L= 分析 H(z)及結(jié)構(gòu)圖可以得出級聯(lián)型的特點： 1. 每個基本節(jié)控制一對零點，便于控制濾波器的傳輸零點。 2. H(z)中的系數(shù)比直接型多，因而需要的乘法器多，分解的因子越多，需要的乘法器也越多 。 3. 頻率取樣型 若 序列 h(n)，則有如圖所示的關(guān)系： 圖 2波器中頻率取樣型 h(n)和 H（ K）關(guān)系 式中 H(k)為頻域采樣值 ,H(z)是 h(n)的離散傅里葉變換， H(是 H(z)的頻率響應(yīng)，)( H（ 因此對 h(n)可以利用 (k)，然后利用內(nèi)插公式： 1121 2x k y k 1z 1 0 1 1紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 (2 來表示系統(tǒng)函數(shù)，這就為 波器提供了另外一種結(jié)構(gòu)：頻率抽樣結(jié)構(gòu)， 這種結(jié)構(gòu)由兩部分級聯(lián)而成：分析系統(tǒng)函數(shù) 其中級聯(lián)的第一部分為： (2 這是一個梳狀濾波器，它濾掉了頻率 及其各次諧波 。 級聯(lián)的第二部分為 N 個一階網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)而成 ，第 k 個一階網(wǎng)絡(luò)為：(2 它在單位圓上有一個極點： 這是一個諧振頻率的 w=2 /N 無損耗諧振器。這個諧振器的極點正好與梳狀濾波器的一個零點 (i=k)相抵消，從而使這個頻率上的頻率響應(yīng)等于 H(k)。這樣， 個極點就和梳狀濾波器的 N 個零點相抵消，從而在 N 個頻率抽樣點上的頻率響應(yīng)就分別等于 (k)值。 有上敘的理論分析基礎(chǔ)可以得到 器的頻率抽樣結(jié)構(gòu)。 圖 2波器的頻率抽樣結(jié)構(gòu) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 頻率抽樣結(jié)構(gòu)的特點是它的系數(shù) H(k)就是濾波器在 w=2 /N 處的響應(yīng)，因此控制濾波器的頻率響應(yīng)很方便。 頻率抽樣結(jié)構(gòu)存在問題的問題是：在有限長情況下，系數(shù)量化后極點不能和零點抵消，使 解決方法： 在 計函數(shù)的選取 號處理工具箱提供了基于加窗的線性相位 波器設(shè)計函數(shù) 數(shù)的調(diào)用格式為： b=n,b=n, b=n,Wn,b=n,b=., 函數(shù)參數(shù)說明如下： 1 n 表示濾波器的階數(shù) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 33 2 示所設(shè)計濾波器的類型： 3 示高通濾波器 4 示帶阻濾波器 5 示多通帶濾波器，第一頻帶為通帶 6 示多通帶濾波器，第一頻帶為阻帶；默認時為低通或帶通濾波器； 7 窗函數(shù)，是長度為 n+1的列向量，默認時函數(shù)自動取 。 該函數(shù)實現(xiàn)加窗的線性相位 波器設(shè)計，可以設(shè)計標(biāo)準低通、帶通、高通和帶阻濾波器（具有任意頻率響應(yīng)的加窗濾波器可以采用 20 函數(shù)構(gòu)造 而窗函數(shù)的構(gòu)造十分方便，下面給出幾種常用窗函數(shù)的構(gòu)造方法： 1矩形窗：利用 w=n)的形式得到窗函數(shù)，其中 返回值 w 為一個 n 階的向量，它的元素由窗函數(shù)的值組成。 w=n)等價于 w=,n) . 2三角窗：利用 w=n)的形式得到窗函數(shù)，其中 返回值 w 為一個 n 階的向量， 它的元素由窗函數(shù)的值組成。 w=價于)。 3漢寧窗：利用 w=n)得到窗函數(shù)，其中 n 為窗函數(shù)的長度，而返回值 含了窗函數(shù)的 4海明窗：利用 w=n)得到窗函數(shù)，其中 n 為窗函數(shù)的長度，而返回值 w 為一個 n 階的向量，包含了窗函數(shù)的 n 個系數(shù)。它和漢寧窗的主瓣寬度相同，但是它的旁瓣進一步被壓低。 5布拉克曼窗：利用 w=n)得到窗函數(shù)，其中 返回值 w 為一個 n 階的向量，包含了窗函數(shù) 的 n 個系數(shù)。它的主瓣寬度是矩形窗主瓣寬度的 3倍，為 12*，但是它的最大旁瓣值比主瓣值低 57 6切比雪夫窗：它是等波紋的，利用函數(shù) w=,R)方式設(shè)計出 切比雪夫 2窗函數(shù)，函數(shù)的主瓣值比旁瓣值高 旁瓣是等波紋的。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 34 7巴特里特窗：利用 w=n)的形式得到窗函數(shù)，其中 度，而返回值 含了窗函數(shù)的 8凱澤窗：利用 w=n,形式得到窗函數(shù)。 而常用的窗函數(shù)有五種，分別是矩形窗、 三角窗、漢寧窗、海明窗和凱澤窗。這些窗函數(shù)之間的性能比較如表 5示 : 表 5 種窗函數(shù)性能比較 窗類型 旁瓣峰值 主瓣峰值 最小阻帶衰減 矩形窗 13/M 21角窗 25/M 25寧窗 31/M 44明窗 41/M 53澤窗 572/M 74用窗函數(shù)繪圖比較： 程序 5 n=50; x=1:50; n); %構(gòu)造矩形窗 n); %構(gòu)造三角窗 n); %構(gòu)造海明窗 n); %構(gòu)造布萊克曼窗 n); %構(gòu)造凱澤窗 x,b.,x,x,r+,x, x,k*); 矩形窗 ,三角窗 ,漢明窗 ,布萊克曼窗 ,凱澤窗 ); 運行結(jié)果如圖 5示： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 35 圖 5 種窗函數(shù)繪圖比較 計步驟 實際利用窗函數(shù)法進行 據(jù)所給的技術(shù)指標(biāo)一般需要經(jīng)過以下幾個步驟進行設(shè)計： d(技術(shù)指標(biāo)； hd(n); w(n) 值 ; 算指標(biāo)是否滿足要求。 計方法 為一款優(yōu)秀的數(shù)值計 算軟件，本身就內(nèi)置了豐富的函數(shù)，其中便有用于通信仿真的一系列函數(shù)，并且 管是內(nèi)置 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 36 的函數(shù)，還是通信工具箱，均有專用于濾波器設(shè)計的工具，常用的主要有用函數(shù)法設(shè)計和用通信工具箱設(shè)計，下面分別予以介紹。 據(jù)設(shè)計步驟編寫 M 文件設(shè)計 此種方法不依賴 的濾波器設(shè)計函數(shù)，而是依據(jù) 波器的設(shè)計步驟自己求解理想濾波器的沖擊響應(yīng)，然后用窗函數(shù)對沖擊響應(yīng)進行截短，從而得到 于低通濾波器設(shè)計較為簡單，因而可以通過兩個低通的理想沖擊響應(yīng)函數(shù)相減 得到理想帶通的沖擊響應(yīng)，再通過窗函數(shù)對其截短，從而得到實際可行的 14這里以用漢明窗進行截短實現(xiàn)帶通 程序 5 .3* %求過渡帶寬度 M=.6*pi/1; %求得所需窗函數(shù)的長度 n=0:1: 2; 2; %求截止頻率 hd=); %求得理想帶通的沖擊響應(yīng) ); %得到長度為 M 的漢明窗 h=* %利用窗函數(shù)截短 H,w=h,1,1000,; H=(H(1:501);w=(w(1:501); ); 0*; ); h,1,w); *000 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 37 %利用窗函數(shù)截短 %繪圖部分 ,1,1) ,2,1); n,.); 理想沖擊響應(yīng) ) 0 ; n); hd(n) ,2,2); n,.);漢明窗 ) 0 ; n); w(n) ,2,3); n,h,.);實際沖擊響應(yīng) ) 0 ; n); h(n) ,2,4); w/pi,幅頻響應(yīng) ); 0 1 0); f); 程序運行結(jié)果： 圖 5明窗帶通濾波器 用 帶函數(shù)設(shè)計 買