基于PSWF窗的线性相位FIR-BSF设计

针对基于椭圆球面波函数(PSWF)的带阻滤波器(BSF)设计方案研究空白,为发挥PSWF的优势、提升有限脉冲响应(FIR)数字滤波器性能,采用由Hermite函数逼近法得到的PSWF显式渐近表达式产生第0阶PSWF脉冲信号。在此基础上,与其他主流窗函数进行对比,验证了第0阶PSWF窗的最佳时频能量聚集性。同时,给出了基于PSWF窗的线性相位FIR-BSF设计方案与评价指标,并从3个方面进行了数值分析。结果表明:①与其他主流窗函数相比,采用第0阶PSWF窗设计BSF可以使得其阻带衰减至少下降15 dB,过渡带宽、通带内衰减、通带波纹等性能指标有不同程度的提升;②通过对相关参数(时间带宽积、窗口长度)变化规律的数值分析可知, PSWF的时间带宽积可控性能够为FIR数字滤波器设计提供更强的灵活性。     

数字FIR滤波器的MATLAB设计

介绍了数字滤波器的设计基础和利用窗函数设计FIR滤波器的方法。运用MATLAB语言实现了带阻和低通FIR滤波器的设计与仿真。     

基于椭圆球面波函数的最佳窗函数分析

针对椭圆球面波函数在窗函数中的应用问题,从能量聚集性角度理论证明了椭圆球面波函数（PSWF）是最佳窗函数,采用基于特征值分解的数值算法求解椭圆球面波函数,筒化了求解过程,算法简便,易于实现。通过仿真分析,与现有的窗函数相比,在相同持续时间和边瓣峰值条件下,椭圆球面波窗函数主瓣最窄、能量聚集性最好,频谱分辨率最高。     

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。     

浅谈学习窗函数法设计FIR数字滤波器体会

FIR数字滤波器在工程上运用广泛,窗函数法设计FIR数字滤波器是典型的设计方法.目前,相关课程的教科书对窗函数法设计FIR数字滤波器这部分内容讲解不够细致,学生掌握感到有难度.本文针对窗函数法设计FIR数字滤波器的相关问题,即数字滤波器与模拟样本滤波器的关系、截断点如何取值和数字滤波器的线性相移特性,结合实例进行分析,并借助Matlab仿真软件对设计进行了分析和验证.     

椭圆球面波函数时频能量聚集性研究

椭圆球面波函数(PSWF)集是时频域上能量聚集性最佳的信号形式,在提高系统频谱利用率、降低频带间干扰方面具有天然优势.本文针对椭圆球面波函数最佳时频能量聚集性及其在工程中应用的问题,重点研究了时限PSWF在频域的最佳能量聚集性,及其乘、加、卷积运算对PSWF能量聚集性的影响,讨论了乘加卷积运算对PSWF工程应用的影响.理论分析和仿真结果表明,两个同频段同时间带宽积PSWF信号相加后带内能量聚集度介于两者之间;奇数阶PSWF与偶数阶PSWF相乘后带内能量聚集度提高,奇数阶与奇数阶或偶数阶与偶数阶PSWF相乘后带内能量聚集度大幅下降;两个同频段同时间带宽积PSWF信号卷积后能量聚集度提高,且相卷积的两个PSWF阶数越低,运算后能量聚集度越高.     

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。     

基于低通等效的非正弦时域正交调制系统研究

针对基于椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Function,PSWF)的非正弦时域正交调制系统在应用中遇到的带通PSWF信号实时产生困难、系统对同步误差敏感及实现复杂度高的问题,从带通信号低通等效的基本原理出发,分析了带通PSWF脉冲信号的低通等效形式,论证了正交带通PSWF脉冲信号的低通等效正交条件,提出了基于低通等效的相关接收方法,并对其性能和抗同步误差能力进行了分析.理论分析和仿真结果表明,非理想同步条件下,基于低通等效的解调方法具有更好的对抗同步误差的能力,对比于优化的解调方法,系统性能仍有至少2 dB的提高,这种方法还可降低系统的实现复杂度.     

椭圆球面波信号乘加卷积运算后频谱特性研究

椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Function, PSWF)集是时频域能量聚集性最佳的信号形式, 在提高系统频谱利用率、降低频带间干扰方面具有天然的优势.针对椭圆球面波信号在放大、检测及滤波等工程应用中频谱发生变化的问题, 重点研究了椭圆球面波信号相加、相乘和时域卷积运算后频谱特性的变化, 通过理论分析和仿真验证给出了椭圆球面波信号乘加卷积运算后频谱特性的变化规律, 讨论了乘加卷积运算对椭圆球面波函数工程应用的影响, 为椭圆球面波脉冲信号相关研究提供一定的理论参考.     

FIR低通和带通滤波器的关系分析与仿真

为了避开直接设计带通滤波器的繁琐设计步骤要求,利用低通滤波器与带通滤波器的关系,间接设计带通滤波器是创新之处,即通过设计简单的低通滤波器从而达到设计带通滤波器的要求。介绍了窗函数法FIR数字低通、带通滤波器的设计,给出了低通滤波器与带通滤波器的频率响应函数,并分析了它们之间的关系,得出了相关结论,结合实例,利用Matlab证实了该结论的正确性,为带通滤波器的设计提供了一种新方法。     

The Digital Elliptic Filter--A Compact Sharp-Cutoff Design for Wide Bandstop or Bandpass Requirements

Detailed design procedures are presented for a practical elliptic-function filter form capable of achieving high selectivity in a very compact configuration. This filter form, called the digital elliptic because of its digital construction and elliptic function response, can provide either bandpass or bandstop characteristics. Examples are given to illustrate typical design procedures for both bandpass and bandstop applications. Experimental results are presented for an octave bandstop design.     

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。     

基于全相位滤波的卷积窗设计

理论推导出全相位数字滤波器的频率采样定理,并证明了无窗、单窗条件下系统特性通过频率采样点而双窗条件下则低于采样点的结论。基于矩形窗、Bartlett、Cosine、Hanning、Hamming、Blackman和Papoulis,分别给出全相位单窗和双窗下卷积窗的过渡带宽度、最小旁瓣衰减及旁瓣衰减速度。在此基础上,本文提出了按照最小二乘准则的窗函数构造的新方法,理论推导出窗函数的算术表达式。实验中,基于全相位数字滤波器幅频特性函数,采用最小二乘法设计最小误差的基窗,与Bartlett基窗相比,误差降低2%且过渡带减少6.9dB。      

基于新型互补开环谐振器的带通滤波器

展示了一种新型互补开环谐振器(Complementary Split Ring Resonators,CSRR).文章分析了CSRR的运行机理,研究了环缝的半径、径向间距对带通滤波器性能的影响,将该结构用于一个三阶波导带通滤波器的设计.并采用有限元法对这种结构的传输特性进行了仿真.仿真结果表明,所设计的波导带通滤波器带宽满足指标700 MHz,中心频率10 GHz,插损0.5 dB,具有体积小、性能高的特点.     

基于TMS320VC5509DSP的FIR数字滤波器的实现

FIR数字滤波器广泛应用于实时数字信号处理领域.本文介绍了FIR数字滤波器的结构、特点及设计方法,并采用窗函数法设汁了FIR滤波器.利用TMS320VC5509 DSP芯片强大的数字信号处理功能实现了该滤波器.实验表明,此数字滤波器工作稳定,能够满足实时的滤波处理功能.     

基于树莓派和Python的数字均衡器实验设计

传统的实时性数字音效处理系统主要基于DSP硬件平台进行开发，对于本科生而言开发难度和成本都较高，针对此问题，提出了基于树莓派和Python的数字均衡器综合实验设计方案。首先，提出了一种基于尖峰滤波器模型的均衡器方法；其次，从理论角度阐述了IIR数字滤波器形式的设计过程，并通过窗函数法转换为FIR数字滤波器；最后，借助树莓派数字音效处理系统，印证了实验方案的可行性和拓展性，提高了学生的理论应用能力和创新实践兴趣。