无源滤波器设计书籍

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数电课程设计说明书

题目 无源滤波器设计 系

(

部

)

电子与通信工程系 专业(班级) 11级电子信息工程1班

姓名 李治兵 学号 2011026115 指导教师 龙英、刘亮、陈希 起

止

日

期

2012.12.24-2012.12.30

1

数字电子技术课程设计任务书(11)

系（部）：电子与通信工程系 专业：电子信息工程 指导教师：龙英

课题名称 无源滤波器设计 1. 技术参数 1) 了解4种无源滤波器的功能，熟悉无源滤波器的构造。 设2) 根据测试数据，简要说明电路的工作原理及本电路能达到的实用功能； 计3) 采用Multisim软件完成4种滤波器电路设计，要求仿真通过： 内a).低通滤波器 b).高通滤波器 c).带通滤波器 d).带阻滤波器 容2. 设计要求 及(1)求出所设计滤波器各参数： 要低通滤波器、高通滤波器：截止频率。 求 带通滤波器、带阻滤波器：中心频率、带宽、品质因素。 (2)计算并选择电路元件及参数； (3)仿真调试电路； (4)撰写设计报告及使用说明书。 设1、系统整体设计； 计2、系统设计及仿真； 工3、在Multisim或同类型电路设计软件中进行仿真并进行演示； 作

. . .

.. .. 低通无源滤波器仿真与分析

一、滤波器定义

所谓滤波器（filter），是一种用来消除干扰杂讯的器件，对输入或输出的信号中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。一般可实为一个可实现的线性时不变系统。

二、滤波器的分类

常用的滤波器按以下类型进行分类。

1)按所处理的信号：

按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。

2)按所通过信号的频段

按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。

低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。

高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。

带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。

带阻滤波器：它抑制一定频段的信号，允许该频段以外的信号通过。

3)按所采用的元器件

按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种。

无源滤波器：仅由无源元件(R、L 和C)组成的滤波器，它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。这类滤波器的优点是：电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高；缺点是：通带的信号有能量损耗，负载效应比较明显，使用电感元件时容易引起

本文分析了煤矿电网谐波的产生及危害。在此基础上,对无源滤波器进行了分析和仿真

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上¨=, j 上T L= 1=.『上T 、善r T三无源滤波器的参数计算；享毒这从单调谐滤波器为例对无源滤波器的参数计算进行说明。 调谐在 n次谐波频率的单调谐电力滤波器，由于系统的谐波电压最终要被限制在很小的数值内，可以忽略，认为系统交流母线上只含基波分量 U。因此滤波支路除

滤波器分析与仿真王珂’周二磊’刘彬’娄春波’毛江赵云1、

上

流过 n谐波电流，次外，流过由 U引起还的基波电流 1.,,即：

2

、

中国矿业大学信电学院 2 0 8 2 0 1中国矿业大学资源学院 2 1 0 2 8 0

通 l l蕞 l 0 l l l

l _ 1 _二无源滤波器无源滤波器也称 L C滤波器，由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置，与谐波源并联为特定频率的喈波电流提供低阻通道。除了滤波作用外，无

本文分析了煤矿电网谐波的产生及危害。在此基础上，对无源滤波器进行了分析和仿真

滤波器支路的安装容量应为基波无功容量 Q。与谐波无功容量 Q之和，即： -

￣,

￣一 LI- L-

—

.

nw I L

() …2

滤波支路输出的基波无功容量为：=

煤矿电网；无源

二阶RC低通滤波器设计,MATLAB及Multisim仿真

二阶RC无源低通滤波器仿真

一、 Multism仿真

（1） 仿真电路图

（2） 仿真结果

二、 MATLAB仿真及实验数据

（1） 实验数据 A、无源

B、 有源

二阶RC低通滤波器设计,MATLAB及Multisim仿真

（2） 仿真图形

二阶RC低通滤波器设计,MATLAB及Multisim仿真

三、附件：

（MATLAB仿真程序）

w=0:0.01:100000; b=[1];

a=[0.0000000004,0.00006,1]; H=freqs(b,a,w); figure

plot(w,abs(H),'-r'); grid;

xlabel('\omega'); ylabel('|H(j\omega|'); title('幅频特性') hold on

H=[0.78 0.77 0.76 0.75 0.74 0.73 0.72 0.71 0.70 0.69 0.68 0.67 0.66 0.65 0.64 0.63 0.62 0.61 0.60 0.59 0.58 0.57 0.56 0.55];

f=[1000 1300 1400 1600 1700 1800 1900 2100 2200 2300 24

长 安 大 学 数 字 信 号 处 理 综 合 设 计

专 业 _______电子信息工程_______ 班 级 __24030602___________ 姓 名 _______张舒_______ 学 号 2403060203 指导教师 陈 玲

日 期_______2008-12-27________

一、课程设计目的：

1. 进一步理解数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法； 2.熟悉在Windows环境下语音信号采集的方法； 3.学会用MATLAB软件对信号进行分析和处理；

4.综合运用数字信号处理理论知识，掌握用MATLAB软件设计FIR和IIR数 字滤波器的方法；

5. 提高依据所学知识及查阅的课外资料来分析问题解决问题的能力。

二、课程设计内容：

1.语音信号的采集

利用windows下的录音机录制一段自己的话音，时间控制在1秒左右；并对语音信号进行采样，理解采样频率、采样位数等概念。

2.语音信号的频谱分析

利用函数fft对采样后语音信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。 3.设计数字滤波器

采用窗函数法和双线性变换法

1.设计要求

Sequence s(n) of N=2000 points is generated by AR(1) model: s(n)=as(n-1)+w(n), in which a=0.8, w(n) is white noise sequence, the mean and variance of w(n) ismw?0，

2?w?0.36.

The measurement model is x(n) =s(n) +v(n), in which white noise sequence v (n) and

2?1. w (n) is not related, the mean and variance of v(n) is mv?0,?mRequirements:

(1)Design IIR causal Wiener filter , calculate the filtered sequence and mean square error;

(2)Design FIR Wiener filter , calculate the filtered sequence and mean square error; (3)Displ

长 安 大 学 数 字 信 号 处 理 综 合 设 计

专 业 _______电子信息工程_______ 班 级 __24030602___________ 姓 名 _______张舒_______ 学 号 2403060203 指导教师 陈 玲

日 期_______2008-12-27________

一、课程设计目的：

1. 进一步理解数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法； 2.熟悉在Windows环境下语音信号采集的方法； 3.学会用MATLAB软件对信号进行分析和处理；

4.综合运用数字信号处理理论知识，掌握用MATLAB软件设计FIR和IIR数 字滤波器的方法；

5. 提高依据所学知识及查阅的课外资料来分析问题解决问题的能力。

二、课程设计内容：

1.语音信号的采集

利用windows下的录音机录制一段自己的话音，时间控制在1秒左右；并对语音信号进行采样，理解采样频率、采样位数等概念。

2.语音信号的频谱分析

利用函数fft对采样后语音信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。 3.设计数字滤波器

采用窗函数法和双线性变换法

第7章 FIR滤波器设计

第六章我们介绍了无限冲激响应（IIR）滤波器的设计方法。其中最常用的由模拟滤波器转换为数字滤波器的方法为双线性变换法，因为这种方法无混叠效应，效果较好。但通过前面的例子我们看到，IIR数字滤波器相位特性不好（非线性，如图 6-11、图6-13、图6-15 ），也不易控制。然而在现代信号处理中，例如图像处理、数据传输、雷达接收以及一些要求较高的系统中对相位特性要求较为严格，这种滤波器就无能为力了。改善相位特性的方法是采用有限冲激响应滤波器。本章首先对FIR滤波器原理及其使用函数作基本介绍，然后重点介绍窗函数法设计FIR滤波器，并对最优滤波器设计函数进行介绍。

7.1 FIR滤波器原理概述及滤波函数

7.1.1 FIR滤波器原理及设计方法分类

根据第 6 章对数字滤波器的介绍，我们知道FIR滤波器的传递函数为：

Y(z)N?1??h(n)z?n (7-1) H(z)?X(z)n?0可得FIR滤波器的系统差分方程为：

y(n)?b(0)x(n)?b(1)x(n?1)???b(N?1)x(n?N?1)

??b(m)x(n?m)?b(

有无源滤波器的区别与联系

有源电力滤波器

有源电力滤波器，是采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。

它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入高速数字信号处理器（DSP）对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制（PWM）信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。

谐波是怎么产生的？

谐波的产生是由于正弦波电压施加在非线性负载上，电流就变成了非正弦波，非正弦波电流在电网阻抗上产生降压，会使电压波形也变成非正弦波。如今在通讯、半导体、石化、化纤、钢铁中加热炉和汽车制造等行业中广泛使用的负载大部分为非线性负载，如变频调速设备、整流器、不间断电源、开关电源、电弧炉、焊接设备、电脑、电梯、变频空调、节能灯和复印机等等。由于这些非线性负载所产生的大量谐波电流涌入电网中，导致电压波形发生畸变现象。这种谐波污染对电网和用户产生了严重的危害。 谐波的危害

1、造成电缆、电动机和变压器过热

基于Matlab的无失真模拟滤波器设计

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模拟滤波器的设计一般包括两个方面：根据技术指标即滤波器的幅频特性确定滤波器的传递函数H(s)；设计实际网络实现这一传递函数。设计滤波器H(s)的关键是找到逼近函数，目前已有多种逼近函数。然而，不论哪种逼近函数都需要进行非常繁琐的计算，还要根据计算结果进行查表。

Matlab语言是一种简单、高效的高级语言，是一种