匹配滤波器的设计方法

匹配滤波器的设计

1、引言：

在通信系统中，滤波器是其中重要部件之一，滤波器特性的选择直接影响数字信号的恢复。在数字信号接收中，滤波器的作用有两个方面，使滤波器输出有用信号成分尽可能强；抑制信号外带噪声，使滤波器输出噪声成分尽可能小，减少噪声对信号判决的影响。对最佳线形滤波器的设计有两种准则其中一种是是滤波器输出信噪比在贸易特定时刻达到最大，由此而导出的最佳线性滤波器成为匹配滤波器。在数字通信中，匹配滤波器具有广泛的应用。因此匹配滤波器是指滤波器的性能与信号的特性取得某种一致，使滤波器输出端的信号瞬时功率与噪声平均功率的比值最大。

2、匹配滤波器的设计要点：

（1）接收端事先明确知道，发送信号分别以何种形状的波形来表示发送的1、0码符号或多元符号；

（2）接收端针对各符号波形，分别提供与其相适应的接受电路，并且并且各唯一对应适配的一种传输的信号波形，能使输出信噪比达到最大，判决风险最小； （3）对未知相位的已调波，采用附有包络检测的匹配滤波器接收方式。

3、匹配滤波器的传递特性设计：

设接收滤波器的传输函数为H(f)，冲激响应为h(t)，滤波器输入码元s(t)的持续时间为Ts，信号和噪声之和r(t)为

r(t)?s(t)?n(t)0?t

用simulink设计一个匹配滤波器

1、概述

1.1匹配滤波器的定义

输出信噪比最大的线性滤波器称为匹配滤波器。匹配滤波器是一种非常重要的滤波器，广泛应用与通信、雷达等系统中。

从幅频特性来看，匹配滤波器和输入信号的幅频特性完全一样。这也就是说，在信号越强的频率点，滤波器的放大倍数也越大；在信号越弱的频率点，滤波器的放大倍数也越小。这就是信号处理中的“马太效应”。也就是说，匹配滤波器是让信号尽可能通过，而不管噪声的特性。因为匹配滤波器的一个前提是白噪声，也即是噪声的功率谱是平坦的，在各个频率点都一样。因此，这种情况下，让信号尽可能通过，实际上也隐含着尽量减少噪声的通过。

从相频特性上看，匹配滤波器的相频特性和输入信号正好完全相反。这样，通过匹配滤波器后，信号的相位为0，正好能实现信号时域上的相干叠加。而噪声的相位是随机的，只能实现非相干叠加。这样在时域上保证了输出信噪比的最大。

实际上，在信号与系统的幅频特性与相频特性中，幅频特性更多地表征了频率特性，而相频特性更多地表征了时间特性。匹配滤波器无论是从时域还是从频域，都充分保证了信号尽可能大地通过，噪声尽可能小地通过，因此能获得最大信噪比的输出。

实际上，匹配滤波器由其命名即可知道其鲜明的特

成都学院（成都大学）课程设计报告

目 录

第1章 绪论 .............................................................. 1

1.1 课题背景和意义 ................................................... 1 1.2 课程设计内容 ..................................................... 1 第2章 最佳接收机概述 .................................................... 2

2.1 最佳接收机的结构 ................................................. 2 2.2 匹配滤波器传输特性 ............................................... 2 2.3 匹配滤波器的结构 ................................................. 3 2.4 最佳接收机的误码性能 .........................

实验六 IIR滤波器的设计方法

? 实验学时：2学时 ? 实验类型：设计、验证

一、实验目的

IR数字滤波器的常用指标和设计过程的理解；

响应不变法和双线性变换法设计IIR滤波器的原理，设计方法，步骤； 现象，比较脉冲响应不变法和双线性变换法设计IIR滤波器的特点

熟悉Matlab信号处理工具箱中的常用函数

二、实验原理与方法

IIR数字滤波器设计步骤：

（一）先设计模拟低通原型滤波器

（二）AF数字化为DF

1． 脉冲响应不变法

用数字滤波器的单位脉冲响应序列h(n)模仿模拟滤波器的冲激响应ha(t),让h(n)正好等于ha(t)的采样值，即h(n)?ha(nT)，其中T为采样间隔，如果以Ha(s)及H(z)分别表示ha(t)的拉式变换及h(n)的Z变换，则

1?2?H(z)z?esT??Ha(s?jm)

Tm???T

2．双线性变换法

S平面与z平面之间满足以下映射关系：

21?z?1 （***） s???1T1?zs平面的虚轴单值地映射于z平面的单位圆上，s平面的左半平面完全映射到z平面的单位圆内。双线性变换不存在混叠问题。

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

简单介绍了FIR滤波器的原理及其设计

长春工程学院学报(自然科学版)2003年第4卷第1期J.ChangchunInst.Tech.(Nat.Sci.Edi.),2003,Vol.4,No.1CN　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2221323/N

21/24

　　　　　　63　　　265

FIR滤波器原理及设计方法

闫胜利

(长春工程学院信息工程系,长春130021)

摘　要:简述了数字滤波器中的有限冲击响应(滤波器原理,对FIR了研究,关键词:();相位;窗函数中图分类号:TN713.7文献标识码:A文章编号:100928984(2003)0120063203

有限冲击响应(FIR)滤波器和无限冲击响应(IIR)滤波器广泛应用于数字信号处理系统中。IIR数字滤波器方便简单,但它相位的线性,要采用全通网络进行相位校正。图象处理以及数据传输,都要求信道具有线性相位特性,有限冲击响应(FIR)滤波器具有很好的线性相位特性,因此越来越受到广泛的重视。

有限冲击响应(FIR)滤波器的特点:(1)系统的

(2)系单位冲击响应h(n)在有限个n值处不为零。

统函数H(z)在|z|>0处收敛,极点全部在z=0

(3)结构上主要是非递归结构,没有处(稳定系统

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

NANHUA University

课程设计(论文)

题 目 梳 状 滤 波 器 学院名称 电 气 工 程 学 院 指导教师 陈 忠 泽 班 级 电子091班 学 号 20094470128 学生姓名 周后景

2013年 1 月

1

1．课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 每位同学根据自己在班里的学号（最后两位）查表一得到一个四位数，由该四位数索引表二确定待设计数字滤波器的类型及其设计方法，然后用指定的设计方法完成滤波器设计。要求： 1. 滤波器的设计指标： （1）阻带截止频率Ws=0.2498?rad （2）阻带最小衰减?s=40dB 2、题目：梳状滤波器设计 3. 滤波器的初始设计通过手工计算完成； 4. 在计算机辅助计算基础上分析滤波器结构对其性能指标的影响（至少选择两种以上合适的滤波器结构进行分析）； 5. 在计算机辅助计算基础上分析滤波器参数的字长对其性能指标的影响； 6. 以上各项要有理论分析和推导、原程