有限冲击响应数字滤波器的DSP实现

数字滤波是信号处理过程的主要方式,FIR数字滤波器以其系统稳定和易实现线性相位应用更为广泛。设计了采用窗函数法的FIR数字带通滤波器,在DSP中采用单采样模式,在每一个采样周期内只产生一个信号输出值,实时处理采样后的信号。通过MATLAB进行滤波器的仿真,修改滤波器的参数使其达到设计指标。利用窗函数法设立的FIR数字滤波器,是获得较好的主瓣最大能量和旁瓣衰减意义下的最佳设计方法。     

一种基于循环移位图的全相位DFT数字滤波器频率响应的求取法

本文提出了一种新型的全相位DFT数字滤波器频率响应的求取方法—循环移位图法,它是基于全相位滤波器和原有FIR滤波器的相互关系而构造的,充分体现了Fourier变换的循环移位性质和卷积窗的关系。该方法直观,深刻反映了全相位滤波器的内在机理。文中以N=3为例,说明了全相位滤波器的衍生过程。并以N=7阶全相位滤波器为例,分别在无窗、单窗和双窗条件下,推导出了全相位滤波器频率响应的数学表达式,并且用该表达式结合实验结果解释了全相位滤波器的优良特性。然后分别用所有数字角频率的正弦信号对全相位数字滤波器进行仿真实验测试,该仿真实验证明:测试出的频率响应曲线和理论推导完全一致。本文最后还推导出任意阶、任意种加窗方式下的全相位数字滤波器的频率响应公式。     

二维DFT域全相位数字滤波器设计与实现

一维全相位数字信号处理已经在谱分析、自适应、模板设计、滤波器组分析与综合等领域得到应用,但对于二维全相位理论的推导很少而且没有实现的方法.因此,本文在一维全相位信号处理方法的基础上,首先系统地分析二维全相位信号处理模式,理论推导出无窗、单窗和双窗模式下传输函数表达式;其次,首次设计出二维全相位处理的系统实现框图,并对算法复杂度进行了优化分析;还有,对二维全相位信号处理的性质进行了分析;最后,借助MATLAB实现了DFT滤波器设计并画出3D特性曲面,完成设计二维DFT全相位滤波器的理论、方法和实验验证.     

基于椭圆球面波函数的数字带通滤波器设计

为设计频谱性能优良的有限冲激响应( FIR)数字带通滤波器,从窗函数的性质及选择指标出发,分析了椭圆球面波函数( PSWF)作为窗函数的优势;在此基础上根据数字滤波器设计的原理和要求,选择0阶基带椭圆球面波函数作为窗函数设计数字带通滤波器,并利用微分方程状态转移矩阵逼近的PSWF求解算法,给出了基于PSWF的FIR数字带通滤波器设计方法。理论分析和仿真结果表明：PSWF数字带通滤波器具有较低的设计复杂度,与Kaiser滤波器和Blackman滤波器相比,其旁瓣衰减有超过7 dB的优势,且具有与两种滤波器相当的通带波纹波动和过渡带宽。     

全相位半带滤波器设计与实现

半带滤波器是一种特殊的低通FIR滤波器,在信号的分析与完全重构中应用广泛。本文在分析全相位滤波器频率取样特性基础上,首先得到无窗、单窗全相位恒通过而双窗则低于频率取样点的结论,其次利用全相位双边带对称传输特性H设计三种类型的半带滤波器且均具有严格零相位特性,类型I和II具有实系数单位冲激响应,类型III则具有复系数冲激响应而使半频点处幅值不等于0.5。第三,分别实现全相位九种半带滤波器并与三种传统设计方法进行比较,结果表明,全相位设计半带滤波器通带及阻带波纹数更少,且衰减降低近3dB。      

基于两种对称频率采样的全相位FIR滤波器设计

该文提出基于两种对称频率采样的全相位FIR滤波器设计方法,证明了在无窗和单窗情况下, 依据传统对称和偶对称的频率向量设计出的全相位传递曲线分别通过/N的偶数倍和奇数倍的数字角频率点, 因而全相位滤波器可较精确地控制边界频率。仿真实验证明, 这两种类型的全相位滤波器性能优于神经网络方法设计出的滤波器。     

基于遗传算法的FIR滤波器设计

提出一种FIR数字滤波器的优化设计方法,即将遗传算法应用于频率采样法的FIR数字滤波器设计中。结合给定的FIR数字带通滤波器的技术指标,用遗传算法得到频率采样法中过渡带的最佳采样值,并分别用遗传算法与查表法对过渡带中采样点的频率采样法进行仿真实现。实验结果表明,采用遗传算法设计FIR数字滤波器可获得最大的阻带最小衰减,从而解决了传统查表法不能保证最优的问题。     

用频率采样法设计FIR滤波器

窗函数法和频率采样法是两种较为典型的FIR数字滤波器设计方法。目前,相关的《数字信号处理》教科书对窗函数法设计FIR滤波器进行了较为详细的论述,但对用频率采样法设计FIR滤波器这部分内容讲解得不够细致,让初学的学生感到难以理解。针对用频率采样法设计FIR滤波器的相关问题进行了较为深入的探讨,并结合实例借助Matlab软件进行了仿真和验证。仿真结果表明,选择合适的过渡采样点和滤波器长度,可以有效地控制阻带衰减、过渡带宽及计算复杂度。     

基于免疫算法的FIR数字滤波器优化设计

针对频率采样技术设计FIR滤波器的特点,推导出阻带衰减关于滤波器阶数和过渡带采样值的优化函数,并具体设计了免疫算法对其优化求解.仿真验证表明,较之以往方法,其效果较好,对基于频率采样技术的FIR滤波器优化设计具有重要意义.     

关于FIR滤波器窗函数设计法的若干问题讨论

本文针对利用窗函数设计法设计FIR滤波器时所遇到的一些常见问题,例如如何理解吉布斯效应、加窗后的FIR低通滤波器幅度函数特性与IIR滤波器的区别、怎样理解阻带频率和阻带最小衰减、如何进行FIR滤波器指标验证以及利用窗函数法设计线性相位FIR高通滤波器等问题,结合实验设计举例进行了较为详细的讨论和Matlab仿真分析,帮助学生拓展对相关问题的思考,加深对窗函数设计法的理解和应用.     

Two-channel perfect reconstruction (PR) quadrature mirror filter (QMF) bank design using logarithmic window function and spline function

In this work, two-channel perfect reconstruction quadrature mirror filter (QMF) bank has been proposed based on the prototype filter using windowing method. A novel window function based on logarithmic function along with the spline function is utilized for the design of prototype filter. The proposed window has a variable parameter ‘\(\alpha \)’, which varies the peak side lobe level and rate of fall-off side lobe level which in turn affects the peak reconstruction error (PRE) and amplitude distortion (\(e_{am}\)) of the QMF bank . The transition width of the prototype is controlled by the spline function using the parameter ‘\(\mu \)’. The perfect reconstruction condition is satisfied by setting the cutoff frequency (\(\omega _{c}\)) of the prototype low-pass filter at ‘\(\pi /2\)’. The performance of the proposed design method has been evaluated in terms of mean square error in the pass band, mean square error in the stop band, first side lobe attenuation (\(A_{1}\)), peak reconstruction error (PRE) and amplitude error (\(e_{am}\)) for different values of ‘\(\alpha \)’ and ‘\(\mu \)’. The results are provided and compared with the existing methods.     

基于矩形卷积窗的声频测量系统谐波分析方法

研究卷积窗在声频测量系统高精度谐波分析中的应用,并将卷积窗与多种常用的经典窗函数进行比较.结果表明:与具有相同宽度的其他窗函数相比,当采样同步误差较小时,卷积窗的主瓣最窄,旁瓣衰减速率最大,具有更小的频谱泄漏效应,因此更适于声频测量系统的高精度谐波分析.通常声频测量系统的测量频率已知,通过选择合适的窗长,可以保证采样同...     

基于滑窗滤波器的LFM-BC雷达脉冲压缩信号旁瓣抑制

研究了一种由线性调频与二相码组合而成的雷达脉冲压缩信号,给出了这类信号的表达式。文中提出了5点滑窗法线性调频旁瓣抑制滤波器,同时,针对LFM-BC雷达信号旁瓣抑制中需要进行双加权的问题,设计了一种基于5点滑窗法的旁瓣抑制加权网络。仿真实验证明,这种新的旁瓣抑制方法可以完成LFM-BC雷达信号的旁瓣抑制,同时降低了LFM-BC雷达信号脉压系统中加权滤波网络设计的复杂性。     

基于Hanning Window设计FIR数字高通滤波器

基于实序列的傅里叶变换具有的特征,提出了一种研究线性相位FIR数字滤波器幅度函数的简洁方法。首先揭示了偶对称和奇对称的线性相位FIR数字滤波器幅度函数的特点;然后研究了矩形窗函数对线性相位理想数字低通滤波器幅频特性的影响,即时域加矩形窗,频域形成过渡带;最后介绍了利用窗函数法设计FIR数字滤波器时,对窗函数的要求,选择窗函数的依据及利用窗函数法设计FIR数字滤波器的步骤,并给出了基于Hanning Window来设计FIR数字高通滤波器的实例。     

大曲率表面物体形貌的光学检测方法研究

本文提出了两种用于曲面形貌检测的傅里叶变换法中的频域低通滤波器，并与常用的窗口法低通滤波器进行了比较，给出了实际测量的结果。这两种频域低通滤波器（高幂次指数滤波器和矩形余弦滤波器）有可方便调整且平直的通带，平直无旁瓣的阻带，较陡的边带将通带与阻带间圆滑过渡连接，从而可尽可能多地保留有用频率成分，很好地滤掉直流和不用的高频分量，且较好地抑制振铃现象，克服一般窗口法设计的低通滤波器中旁瓣的影响。具有使用简单、参数调整方便、应用范围广等特点，尤其是对具有大梯度表面和棱角细节的物体检测更有独到之处，具有广泛的应用前景。