文档介绍：
数字滤波器是一个离散时间系统(按预定的算法,将输入离散时间信号(对应数字频率)转换为所要求的输出离散时间信号的特定功能装置)。应用数字滤波器处理模拟信号(对应模拟频率)时,首先须对输入模拟信号进行限带、抽样和模数转换。数字滤波器输入信号的数字频率(2π*f/fs,f为模拟信号的频率,fs为采样频率,注意区别于模拟频率),按照奈奎斯特抽样定理,要使抽样信号的频谱不产生重叠,应小于折叠频率(ws/2=π),其频率响应具有以2π为间隔的周期重复特性,且以折叠频率即ω=π点对称。为得到模拟信号,数字滤波器处理的输出数字信号须经数模转换、平滑。数字滤波器具有高精度、高可靠性、可程控改变特性或复用、便于集成等优点。数字滤波器在语言信号处理、图像信号处理、医学生物信号处理以及其他应用领域都得到了广泛应用。
滤波器的主要分类有以下几种:
(1)按处理信号类型分类,可分为模拟滤波器和离散滤波器两大类。其中模拟滤波器又可分为有源、无源、异类三个分类;离散滤波器又可分为数字、取样模拟、混合三个分类。
(2)按选择物理量分类,滤波器可分为频率选择、幅度选择、时间选择(例如PCM制中的话路信号)和信息选择(例如匹配滤波器)等四类滤波器。
(3)按频率通带范围分类,滤波器可分为低通、高通、带通、带阻、全通五个类别,而梳形滤波器属于带通和带阻滤波器,因为它有周期性的通带和阻带。
为适应各种需要,出现了一批新型滤波器,这里介绍几种已得到广泛应用的新型滤波器:
(1)D横向滤波器(DTF):D)固定加权的横向滤波器(TF)在信号处理中,其性能和造价均可与数字滤波器和各种信号处理部件媲美。这种滤波器主要用于自适应滤波;P-N序列和Chirp波形的匹配滤波;通用化的频域滤波器及相关积运算;语音信号和相位均衡;相阵系统的波束合成和电视信号的重影消除等均有应用。当然,更多的应用有待进一步开拓。总之,DTF是最有希望的发展方向。
(2)晶体滤波器:它是适应单边带技术而发展起来的。在20世纪70年代,集成晶体滤波器的产生,使它的发展产生一个飞跃。近十年来,晶体滤波器致力于下面一些研究:实现最佳设计,除具有优良的选择外,还具有良好的时域响应;寻求新型材料;扩展工作频率;改造工艺,使其向集成化发展。它广泛应用于多路复用系统中作为载波滤波器,在收发信中,单边带通信机中作为选频滤波器,在频谱分析仪和声纳装置中作为中频滤波器。
(3)声表面滤波器:它是理想的超高频器件。它的幅频特性和相位特性可以分别控制,以达到要求,而且它还有体积小,长时间稳定性好和工艺简单等特点。通常应用于:电视广播发射机中作为残留边带滤波器;在彩色电视接收机中调谐系统的表面梳形滤波器。此外,在国防卫星通信系统中已广泛采用。声表面滤波器是电子学和声学相结合的产物,而且可以集成,所以,它在所有无源滤波器中最有发展前途的。
我国现有滤波器的种类和所覆盖的频率已基本上满足现有各种电信设备。从整体而言,我国有源滤波器发展比无源滤波器缓慢,尚未大量生产和应用。从下面的生产应用比例可以看出我国各类滤波器的应用情况:LC滤波器占50%;晶体滤波器占20%;机械滤波器占15%;陶瓷和声表面滤波器各占1%;其余各类滤波器共占13%。从这些应用比例来看,我国电子产品要想实现大规模集成,滤波器集成化仍然是个重要课题。
随着电子工业的发展,对滤波器的性能要求越来越高,功能也越来越多,并且要求它们向集成方向发展。我国滤波器研制和生产与上述要求相差甚远,为缩短这个差距,电子工程和科技人员负有重大的历史责任。
第2章数字滤波器总体设计
设计任务
。
。
,通过对其编程来实现数字滤波器的设计与仿真。
、实验。要求有程序清单。
总体设计方案
应用MATLAB软件设计FIR数字滤波器,并对所设计的滤波器进行仿真:S调试汇编程序,用TMS320C5402来实现了FIR数字滤波。在Matlab中利用滤波器设计、分析工具(FDATool),根据指定的滤波器性能快速设计一个FIR,S中,头文件中含滤波器阶数和系数数组,在Matlab中调试、运行DSP程序并显示、分析处理后的数据。使用该方法,便于采用语言来实现程序。头文件名不变,当Matlab中设计的滤波器系数改变时,相应头文件中系数也改变,方便了程序调试、仿真。软件整体设计流程如下图所示:
2-1 设计方案图
FIR滤波器设计
FIR滤波器的设计问题在于寻求一系统函数,使其响应逼近滤波器要求的理想频率响应。
窗函数设计的基本方法
从时域出