切比雪夫低通滤波器电路图

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实践教学

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兰州理工大学

计算机与通信学院

2013年春季学期

信号处理课程设计

题 目：切比雪夫I型低通滤波器设计 专业班级： 通信工程三班 姓 名： 学 号： 指导教师： 蔺莹 成 绩： 1

摘要

本次课程设计将完成一个数字切比雪夫低通IIR滤波器的设计，利用双线性变换和冲激响应不变法完成设计，并利用MATLAB进行仿真。

已知数字滤波器的性能指标为：通带截止频率为:

?p?0.4?,通带波动为Rp?1dB,?s?0.45?,阻带波动为RP?15dB，要求设计满足以上技术指标的切比雪夫I型低通滤波器。绘制出理想冲激响应和实际冲激响应结果图。并且给出幅度响应结果图。

关键字：数字滤波器 切比雪夫 双线性变换 冲激响应不变

2

目录

前言 ..............

滤波器设计与实验

目录

1 课题描述 ............................................... 1 2 MATLAB基础知识的介绍 ................................... 2 1.1 MATLAB的介绍...................................... 2 1.2 基本功能 .......................................... 2 3 设计原理 ............................................... 3 3.1 数字滤波器介绍 .................................... 3 3.2 IIR数字滤波器设计原理 ............................. 5 3.3 巴特沃斯滤波器的介绍 .............................. 6 3.4 双线性变换法 ...................................... 7

3.5 MATLAB

的应用 ..........................

摘 要

在现带通信系统中，由于信号中经常混有各种复杂成分，所以很多信号的

处理和分析都是基于滤波器而进行的。而滤波器的种类很多，从功能上能将滤波器分为低、带、高、带阻类型。从实现方法上可分为FIR、IIR等。从设计方法上可分为Chebyshev（切比雪夫），Butterworth（巴特沃兹）。而本次课程设计要求设计带通切比雪夫II型IIR滤波器。 关键词： 模拟；低通滤波器；IIR；

Abstract

We take communication system, because often mixed with various signal complex components, so many signal processing and analysis is based on the filter. While there are many kinds of filters, from the function can be divided into low, belt filter, belt, high resistance type. The method can be divided from IIR FIR, etc. F

模拟和数字低通滤波器的MATLAB实现

低通滤波器参数：Fs=8000，fp=2500，fs=3500，Rp=1dB，As=30dB，其他滤波器可以通过与低通之间的映射关系实现。 %%模拟滤波器

%巴特沃斯——滤波器设计

wp=2*pi*2500;ws=2*pi*3500;Rp=1;As=30;

[N,wc]=buttord(wp,ws,Rp,As,'s')%计算率波器的阶数和3dB截止频率 [B,A]=butter(N,wc,'s');%计算滤波器系统函数分子分母多项式 fk=0:800/512:8000;wk=2*pi*fk; Hk=freqs(B,A,wk); figure

plot(fk/1000,20*log10(abs(Hk)));

grid on,xlabel('频率（kHz）'),ylabel('幅度（dB）') title('巴特沃斯模拟滤波器')

1

axis([0,4,-35,5])

%%

%切比雪夫I——滤波器设计

wp=2*pi*2500;ws=2*pi*3500;Rp=1;As=30;

[N1,wp1]=cheb1ord(wp,ws,Rp,As,'s')%计算切比雪夫滤波器的阶数和通带边界频率

[B1,A1

引言

模拟电子技术课程设计是一门独立设课、有独立学分的实践性课程，同“模拟电子技术”理论讲授课程有密不可分的关系，起着相辅相成的作用，也是在“模拟电子技术实验”课的基础上，进一步深化的实践环节。其主要目的是通过本课程，培养、启发学生的创造性思维，进一步理解电子系统的概念，掌握小型模拟电子系统的设计方法，掌握小型模拟系统的组装和调试技术，掌握查阅有关资料的技能。基本任务是设计一个小型模拟电子系统。

目录

引言................................................................ 1 模拟电子技术课程设计任务书.......................................... 3 长沙学院课程设计鉴定表............................. 错误！未定义书签。 一 电路原理及其介绍................................................. 4

1. 什么是滤波器 ................................................. 4 2. 什么是低通滤波器 ..........

摘 要

此次课程设计主要是要采集一段语音信号，并用MATLAB软件绘制出语音信号波形并对语音信号进行截短、预处理等操作，观察其波形的变化并与原始语音信号波形加以对比。然后对该语音信号加入高斯白噪声，观察加噪后的波形及其频谱图，观察噪声对语音信号的影响。最后根据给定的相应技术指标，用汉宁窗设计一个满足指标的FIR低通滤波器，对该语音信号进行滤波去噪处理，最后对前后时域和频域的波形图进行对比分析，从波形可以看出噪声被完全滤除，达到了语音不失真的效果。同时在课设过程中，通过与同组的其他同学交流，比较各种滤波方法性能的优劣并找到相对的最佳滤波方法。在此次课程设计中，以Windows XP系统为操作平台.

本次设计在MATLAB环境下，用窗函数法设计FIR滤波器。通过了解不同的窗函数方法及性能设计FIR低通滤波器，并对对所设计的滤波器进行分析比较，得出各种方法设计的滤波器的优缺点，从而正确的选择FIR数字滤波器的窗函数及设计方法。 关键词：FIR滤波器，MATLAB，窗函数，汉宁窗

目录

前言 ........................................................................... 1 一

有源低通滤波器设计

要求：

⒈ 设计一个截止频率fo为1000HZ的1阶有源低通滤波器（提示：集成运放使用μА741、取电容C=0.01uf，其他元件参数自行考虑）。要求：①设计的电路、标明元件参数；②在OrCAD/PSpice平台上完成上述设计及仿真 ，测试1阶电路对应的幅频特性曲线。

⒉ 设计一个截止频率fo为1000HZ的2阶有源低通滤波器（提示：集成运放使用μА741、设计系数α=1.414，即Q=0.707、R1=R2=R,C1=C2=C,取电容C=0.01uf，其他元件参数自行考虑）。要求：①设计的电路、标明元件参数；②在OrCAD/PSpice平台上完成上述设计及仿真 ，测试2阶电路对应的幅频特性曲线。书写Pspice实践练习报告（自行）。

（一）Pspice简介

Pspice是由SPICE（Simulation Program with Intergrated Circuit Emphasis）发展而来的用于微机系列的通用电路分析程序。Pspice软件是一个通用的电路分析程序，它可以仿真和计算电路的性能。由于该软件提供了丰富的元件库，使得各种常用元器件随手可得，在软件上我们可以搭接任何模拟和数字或者数模混合电路。该软件使用的编

实验四上：FIR低通滤波器设计

本实验主要在实验1_2的基础上给双音多频信号添加滤波器，实现高低频率的分离，是双音多频信号解码的一个关键部分。在实验中需要在MatLab的Simulink&DSPBuilder中利用Altera公司的FIR IP核 来实现滤波。

首先需要有一个双音多频信号的产生模块，输出高低混叠的正弦波信号。在实验一中已经搭建好该模块，考虑到滤波器模块，为了尽量节省系统资源，实验一中的参数已经做了相应修改，请大家在FTP中下载dtmf1.mdl文件，可以重新命名，注意模块的参数，这里产生了真实的双音多频信号的频率697+1477。 下面在该文件中开始你的滤波器设计。

Dtmf1.mdl

滤波器设计：包括滤波器参数的配置，以及其他相关参数设置。

滤波器参数配置，我们采用MatLab中的数字信号工具fdatool,在下图位置：

调出

本实验先设计一个低通滤波器来滤出697HZ的正弦波 Response Type设置Lowpass Design Method :FIR Equiriepple

指定滤波器阶数为40阶，可以尝试不同的阶数，这里选择40，阶数过大会浪费系统资源

采样频率FS设置成信号产生模块的采样频率近似值，这里定为22k

微带低通滤波器ADS仿真实验

3100403028 刘骥 通信101

一．实验目的

1.了解微带低通滤波器的设计方法及原理 2.熟悉ADS2011软件 二．具体指标 1.具有最平坦响应 2.截止频率?c?2.5GHz

3.在??4GHz处的插入损耗必须大于20dB

4.阻抗为50?，采用6阶巴特沃兹低通原型，最高实际线阻抗为120?，最低实际阻抗为

20?，采用的基片参数为

d?1.58mm,?r?4.2,tan??0.02，铜导体的厚度为t?0.035mm

三．滤波器设计步骤

1.根据设计要求确定低通原型元器件值

2.采用阻抗和频率定标公式，用低阻抗和高阻抗线段代替串联电感和并联电容。所需微带线的电长度?l，以及实际微带线宽w和线长l可由ADS软件中的lineCalc工具计算得到 3.根据得到的线宽和线长进行建模并仿真计算 计算如下：

|w4|?1??1?0.6wwc2.5，由下图1.1看出，对于n=6的曲线，当(||?1)?0.6wc时，LA<20dB,故最大平坦滤波器级数n=6。

图1.1 最大平坦滤波器原型的衰减与归一化频率的关系曲线

根据表1.2列出低通原型值：

g1?0.5176,g2?1.4142,g3?0.9318,g4?0.9318,g5?

切比雪夫不等式证明一、

试利用切比雪夫不等式证明：能以大小0.97的概率断言，将一枚均匀硬币连续抛1000次，其出现正面的次数在400到600之间。

分析:将一枚均匀硬币连续抛1000次可看成是1000重贝努利试验,因此 1000次试验中出现正面H的次数服从二项分布.

解:设X表示1000次试验中出现正面H的次数,则X是一个随机变量,且 ~XB(1000,1/2).因此 500 2 1

1000=×==npEX, 250) 2

答题完毕，祝你开心! 1 1( 2 1

1000)1(= ××= =pnpDX, 而所求的概率为

}500600500400{}600400{ << =< }100100{< < =EXXP }100{< =EXXP 975.0 100 1 2 = ≥ DX . 二、

切比雪夫(Chebyshev)不等式

对于任一随机变量X ,若EX与DX均存在,则对任意ε>0,

恒有P{|X-EX|>=ε}<=DX/ε^2 或P{|X-EX|<ε}>=1-DX/ε^2 切比雪夫不等式说明，DX越小，则 P{|X-EX|>=ε}

越小，P{|X-EX|<ε