数字信号综合设计matlab数字带通滤波器

数字信号综合设计matlab数字

带通滤波器

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数字信号处理综合设计

实验报告

一、实验目的：

(1)深刻理解滤波器的设计指标及根据指标进行数字滤波器设计的过程

(2)了解滤波器在通信系统中的应用

二、实验步骤:

3

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1.通过SYSTEMVIEW软件设计与仿真工具，设计一个FIR数字带通滤波器，

预先给定截止频率和在截止频率上的幅度值，通过软件设计完后，确认滤波器

的阶数和系统函数,画出该滤波器的频率响应曲线，进行技术指标的验证。

建立一个两载波幅度调制与解调的通信系统，将该滤波器作为两个载波分别

解调的关键部件，验证其带通的频率特性的有效性.系统框图如下：

苴出

苴册

sinw2sin(o2

规划整个系统，确定系统的采样频率、观测时间、细化并设计整个系统，仿

真调整并不断改进达到正确调制、正确滤波、正确解调的目的.（参考文件zhan3o

svu）

（1）检查滤波器的波特图，看是否达到预定要求；

（2）检查幅度调制的波形以及相加后的信号的波形与频谱是否正常；

（3）检查解调后的的基带信号是否正常，分析波形变形的原因和解决措施；

（4）实验中必须体现带通滤波器的物理意义和在实际中的应用价值。

2O熟悉matlab中的仿真系统；

3o将lo中设计的SYSTEMVIEW（如zhan30svu）系统移植到matlab中的仿

真环境中，使其达到相同的效果；

4o或者不用仿真环境，编写程序实现该系统，并验证调制解调前后的信号是

否一致c

4

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实验总共提供三个单元的时间(6节课)给学生，由学生自行学习和自行设

计与移植

三、实验内容：

lo使用MATLAB软件中的图形化工具按照zhan3连接带通滤波器、低通滤波

器等如下图：

2o其中各参数如下：

(1)PlusGenerator设置如下：

脉冲类型为Samplebased,幅值L周期100,脉冲宽度50,采样时间0.001s

5

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(2)载波设置如下：

100HZ的载波；幅度为5,采样时间为0。001s

6

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300Hz的载波：幅度为5,采样时间为0.001s

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(3)带通滤波器设置如下:

带通滤波器1:

FileEditAnalysisTargetsyiewWindowHelp

□安q昌口妗£>⑨X七I也应园S田田厂豳Q❶国回

lCurrentFilterInformation-lMagnitudeResponse(d6).

@

Structure:Drect-FormFIR-20

-40

Order25a

p-60

StableYesn

u

j

Source:Designedo

e

s

StoreFitter...]0501001502002503003S04004S0

______________________>Frequency(Hz)

FiteEanager

Colunnsaschannels(framebased)

Ready

带通滤波器2：

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MBlockParameters:DigitalFilterDesign2

FileEditAnalysisTargetsyiewWindowHelp

□安q昌5均分ax七I阳002类劣田厂豳［小❶国团由

r—CurrentFilterinformation--l--MagnitudeResponse(dB).

Structure.Direct-FormFIR®

Order258

StableYes_p

Source:DesignedNew

StoreFitter...

FiterManager

r-ResponseType.lr«erOrder--------------------------------lFrequencySpeclflcatons.lMagn<udeSpeaficatons.

Lowpass。Specifyorder:2S

Enteraweightvalu?for

Highpasseactibandbetow.

Minimumorder

oBandpass

Wstopt

BandstoplOptions

Wpass

DifferentiatorDensityFactor:16

-DesignMethod.Wstop2:50

.IRButterworth▼

Equirippte

InputprocessingColunnsaschannels(framebased)DesignFiler]

(4)低通滤波器设置如下:

低通滤波器1：

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MBlockParameters:DigitalFilterDesign3IWig册L

FileEditAnalysisTargetsYiewWindowHelp

□安q昌5均分ax亡IEFF0由资噌田广阳Q❶国自

r—CurrentFilterinformation-----MagnitudeResponse(dB).

0

Structure:Drect-FormII

Second-Order

Sections

Order30

Sections.15

StableYes

Source:Designed

-1000

StoreFilter…J0501001502002S0300350400450

Frequency(Hz)

fKerManager?・J

ResponseType.LF«erOrder--------------------------------FrequencySpeciflcatons.LMagntudeSpeaficatons—

。Lowpass▼QSpecifyorder:30UntsHz

Highpass

MinimumorderFs:1000Theattenuationatcutoff

OBandpass

BandstopLOptionsFc:frequenciesisfked&3dB

」Differentiator(halfthepassbandpcwer)

Therearenooptional

—DesignMethod--------

parametersforth»design

method.

。IRButterworth

FIREquirippte

[DesignFiterj

inputprocessingColunnsaschannels(framebased)

低通滤波器2：

io

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MBlockParameters:DigitalFilterDesign4

FileEditAnalysisTargetsyiewWindowHelp

□安q昌5分分财x七I阳002类劣田厂豳［小❶国团由

lCurrentFilterinformation----------lMagnitudeResponse(dB).

Structure:Drect-FormII

Second-Order

Sections

Order30

Sections.15

StableYes

Source:Designed

StoreFilter...0501001502002S03003so4004so

Frequency(Hz)

frterManager

-ResponseType.lFterOrder-------------------------lFrequencySpeclflcatons.r-MagntudeSpeaficatons.

QLowpass▼oSpecifyorder:30Unis

_)Highpass

Minimumorder1000Theattenuationatcutoff

。Bandpass

frequenciesisfbced&3dB

JBandstopLOptions

Differentiator▼(halfWepassbandpcwer)

Therearenooptional

-DesignMethod.

parametersforthsdesign

method.

Butterworth▼

FIREquirippte

DesignFiter1

inputprocessingColunnsaschannels(framebased)

(5)幅频特性观察窗设置如下:

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3o观察结果如下：

(1)基带信号的产生：

基带信号由一个常数1与一个方波信号相加合成，波形幅度在1和2之

间，如下图

(2)基带信号与100HZ载波调制之后的频谱图

12

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-100

050100150200250300350400450500

Frame:20Frequency(Hz)

(3)基带信号与300Hz载波调制之后的频谱图

050100150200250300350400450500

Frame:20Frequency(Hz)

13

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(4)两路调制信号相加频谱图:

050100150200250300350400450500

Frame:20Frequency(Hz)

(5)混合调制波通过解调lOOhz载波带通滤波器1后的频谱图和波形图

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050100150200250300350400450500

Frame:20Frequency(Hz)

（6）混合调制波通过解调300hz载波带通滤波器2后的频谱图和波形图

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-1201

650100150200250300350400450500

Frame:20Frequency(Hz)

(7)解调两路信号后经过低通滤波器之前的频谱图

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05010015020