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基于matlab 的高阶低通滤波器的设计

时间:2017-7-4 2:53:57 点击:

  核心提示:基于matlab 的高阶低通滤波器的设计...

 第一章 滤波器的基本概念

      滤波器,顾名思义,起到对输入信号滤波的作用。对于线性时不变系统,其时域输入和输出关系为

                       y(n)=x(n) h(n)                 (1-1)

      若滤波器的输入、输出都是离散时间信号,那么该滤波器的脉冲响应h(n)也必然是离散的。这样的滤波器为数字滤波器。当用硬件实现一个数字滤波器时,所需的元件是延迟器、乘法器和加法器。若用软件在计算机上实现时,它就是一段线性卷积的程序。我们知道模拟滤波器只能用硬件来实现,其元件是电阻、电容、电感及运算放大器等。

      滤波器的种类很多,分类的方法也不同,可以从功能上、实现方法上、设计方法上来分等。但总的来说,滤波器可分为两大类,即经典滤波器和现代滤波器。经典滤波器是假定输入信号x(n)中的有用成分和希望去掉的成分分别占不同的频带,当输入信号经过滤波器后可将想要去除的信号有效去除。现代滤波器理论研究的主要内容是从含有噪声的时间序列里估计信号的某些特征或信号本身。

经典滤波器有低通、高通、带通、带阻滤波器四种,每一种又有模拟滤波器和数字滤波器两种形式。在实际工作中,我们设计的滤波器都是在某些准则下对理想滤波器的近似,这就保证了滤波器在物理是可实现的同时稳定的。[4]

第二章  MATLAB简介

      MATLAB 是英文MATrix  LABoratory(矩阵实验室)的缩写。目前,MATLAB已经不仅仅是一个“矩阵实验室”了,它已成为一种广泛应用于工程计算及数值分析领域的新型高级语言。在高等院校,MATLAB已成为线性代数、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像处理等许多课程的基本教学工具,成为大学生必须掌握的基本编程语言。在科研与工程应用领域,MATLAB已被广泛地用于科学研究和解决各种具体的实际问题。可以预见,MATLAB将在科学研究和工程应用中发挥越来越大的作用。

     MATLAB1984MathWorks公司推向市场以来,历经20多年的发展和竞争,现已风靡世界。可靠的数值计算和符号计算功能、强大的绘图功能、简单易学的语言体系以及为数众多的应用工具箱是MATLAB区别于其他科学应用软件的显著标志。[5]

1)数值计算和符号计算功能

    MATLAB以矩阵作为数据操作的基本单位,矩阵运算从而变得简捷、高效、方便。MATLAB还提供了十分丰富的数值计算函数,并且这些数值计算算法都是国际公认的最先进、可靠的算法,其程序由世界一流专家编制和高度优化。高质量的数值计算功能为MATLAB赢得了声誉。

2)绘图功能

   利用MATLAB绘图十分方便,它不仅可以绘制各种图形,还可以对图形进行修饰和控制,增强图形的表现效果。MATLAB提供了两个层次的绘图操作:一种是对图形句柄进行的低层绘图操作,另一种是建立在第一种操作之上的高层绘图操作。利用MATLAB的高层绘图操作,我们不需过多地考虑绘图细节,仅仅给出一些基本参数就能绘制所需图形。利用MATLAB图形句柄操作,我们可以更灵活地对图形进行各种操作,为我们在图形表现方面开拓了一个没有束缚的空间。

3)语言体系

 MATLAB具有程序结构控制、函数调用、数据结构、输入/输出、面向对象等程序语言特征,所以使用MATLAB也可以想使用传统编程语言一样,进行程序设计,而且简单易学、编程效率高。因此,对于从事数值计算、计算机辅助设计和系统仿真等领域的人员来说,用MATLAB编程是一个理想选择。

4MATLAB工具箱

MATLAB包含两部分内容:基本部分和各种可选的工具箱。基本部分构成了MATLAB的核心内容,也是使用和构造工具箱的基础。MATLAB工具箱分为两大类:功能性工具箱和学科性工具箱。功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能、可是建模仿真功能及文字处理功能等。学科性工具箱专业性比较强,如控制系统工具箱、信号处理工具箱、神经网络工具箱、最优化工具箱、金融工具箱、统计学工具箱等。这些工具箱都是由该领域内学术水平很高的专家编写的,用户可以直接利用这些工具箱进行相关领域的科学研究。(5)

作者:不详 来源:网络
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