基于MATLAB下的数字信号处理与仿真.pdf

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1、自动化与仪器仪表ZIDONGHUAYUYIQIYIBIAO2005年第6期(总第122期)文章编号:1001-9227(2005)06-0082-02基于MATLAB下的数字信号处理与仿真涂玲英,张小华,邹玲(湖北工业大学电气与电子工程学院武汉,430068)摘要:对IIR滤波器模型进行了详细的理论分析,利用MATLAB工具箱重要函数及图形用户界面工具SPTool设计IIR数字滤波器,并以此为基础,在Simulink下实现对IIR数字滤波器可视化建模与动态仿真。关键词:仿真;数字滤波器;MATLAB;SPTool;SimulinkABSTRACT:Anal

2、yzethetheoryofIIRDigitalFiltermodelindetail,utilizetheimportantfunctionsofMATLABtoolboxandafigureuserinterfacetoolwhichiscalledSPTooltodesignIIRDigitalFilter,andba2singonthem,realizethevisualmodelinganddynamicsimulationofIIRDigitalFilterunderSimulink.KEYWORDS:Simulation;Digitalfil

3、ter;MATLAB;SPTool;Simulink中图分类号:TP211文献标识码:B0引言1.2模拟到数字滤波器的设计数字滤波器是数字信号处理的重要组成部分,它根据前面介绍的二种方法便可将模拟的Ha(S)转是在模拟滤波器的基础上发展起来的,与模拟滤波器换成数字滤波器的系统函数H(Z)。MATLAB工具箱相比有着精度稳定性高、使用灵活、便于实现多维滤波中函数buttord、butter就是根据以上关系编写的,因此及大规模集成等优点而得以在科学技术领域中得到广设计时无需记忆就可以使用了。泛应用。利用MATLAB软件的优越的数字分析及仿真功能,对电子及通信专

4、业的学生结合所学专业理论知2MATLAB下IIR数字滤波器设计识理解数字滤波器及数字滤波具有一定参考价值。2.1确定数字滤波器的H(Z)设计指标如下:设计一Butterworth数字低通滤波1IIR滤波器设计建模器,通带内W

5、滤波器具Ha(S),再按一定的转换关系,将HaWp=0.2×pi;WR=0.35×pi;Ap=1;AR=15;(S)转换成相应的数字滤波器H(Z)。设计IIR滤波器[N,WC]=buttord(Wp/pi,WR/pi,Ap,AR);通常有两种方法。第一种方法先设计模拟低通滤波然后用MATLAB命令butter设计低通滤波器系器,然后通过频带变换成为其它频带滤波器(带通、高数,它们要求提供滤波器阶数及截止频率WC。MAT2通等),最后,通过滤波器变换而得到数字域IIR滤波LAB命令:器;第二种方法先设计模拟低通滤波器,然后,通过滤[B,A]=butter(N

6、,WC)波器变换而得到数字域的低通滤波器,最后通过频带B=0.00920.03670.05500.0670.092变换而得到期望的IIR滤波器。A=1.0000-2.03251.8204-0.77060.1294收稿日期:2005-08-14即数字低通滤波器系统函数为:82H(Z)=-1-2-3-40.0092+0.0367Z+0.0550Z+0.0367Z+0.0092Z-1-2-3-41.000-2.0325Z+1.8204Z-0.7706Z+0.1294Z2.2数字滤波器的幅频及相频特性利用信号处理工具箱为用户提供的一个交互式图形用户界面工具SPTo

7、ol分析数字滤波器的幅频和相频特性。SPTool是一个图形环境,它为信号处理工具中的很多函数提供了易于使用的界面,只需要操纵鼠标就可以载入、观察、分析、实现和设计数字滤波器,并进行谱分析。在MTLAB命令窗口中输入命令:sptool,打开SPTool的主窗后,选择File

8、Import命令则打开了ImporttoSP2各模块参数设置为:模块1用来生成频率为0.Tool对话框,首先在Source选项组中选择FromWork25Hz,振幅为1的正弦信号;模块2用来生成频率为0.space,则从MATLAB的工作空间载入信号数据。然后在167Hz,振幅为3的正弦

9、信号;模块3用来生成频率为ImportAs下拉表中的选择Filte