GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)中低通濾波器的設(shè)計(jì)與仿真

    摘要：本文應(yīng)用MATLAB軟件中的Simulink平臺(tái)分別研究了FIR數(shù)字低通濾波器和IIR數(shù)字低通濾波器的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)方法，并進(jìn)行模擬仿真設(shè)計(jì)，以顯示本文所介紹數(shù)字低通濾波器的多種特性。

在無(wú)限脈沖響應(yīng)（IIR）數(shù)字低通濾波器設(shè)計(jì)中，應(yīng)用了沖擊響應(yīng)不變法和雙線性Z變換法，先進(jìn)行模擬濾波器的設(shè)計(jì)，然后把模擬濾波器轉(zhuǎn)換為數(shù)字濾波器，最后進(jìn)行濾波器的頻帶轉(zhuǎn)換，使用MATLAB軟件按兩種方法編輯程序并通過(guò)圖形展示IIF低通濾波器的各種參數(shù)和性能指標(biāo)。在有限脈沖響應(yīng)（FIR）低通數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，討論了FIR線性相位濾波器的特點(diǎn)和用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器兩個(gè)問(wèn)題。這兩類(lèi)低通濾波器整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程都是按照理論分析、編程設(shè)計(jì)、模擬仿真、具體實(shí)現(xiàn)的步驟進(jìn)行的。

    關(guān)鍵詞：數(shù)字低通濾波器、MATLAB、Simulink

GSM mobile communication system design and simulation of the low-pass filter

Abstract：In this paper, the application of MATLAB software Simulink platform respectively studied the FIR digital low-pass filter and IIR low-pass filter design methods and implementation method, and carries on the simulation design,to display a variety of characteristics of digital low-pass filter, presented in this paper.

    In infinite impulse response (IIR) digital low-pass filter design, the application of shock response is not political reform and bilinear z-transform method, first for the design of analog filter, then converted to a digital filter, the analog filter to filter the frequency conversion, using MATLAB software according to the two methods of editing program and through the graphic display of IIF low-pass filter parameters and performance indicators. In finite impulse response (FIR) low-pass digital filter design, discussed the characteristics of the FIR linear phase filter and FIR filter with window function method with two problems. These two types of low-pass filter the whole design process is in accordance with the theoretical analysis, programming design, simulation and implementation steps.

Keywords: digital low-pass filter, the MATLAB, Simulink,

目錄

1  緒論 1

1.1  課題研究的意義 1

1.2  國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1

1.3  畢業(yè)論文的內(nèi)容 1

1.4   MATLAB軟件及Simulink平臺(tái)的概述 2

2  IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)及其MATLAB實(shí)現(xiàn) 5

2.1  IIR數(shù)字濾波器的原理及特點(diǎn) 5

2.2  IIR濾波器的結(jié)構(gòu) 5

2.2.1  直接型 5

2.2.2  級(jí)聯(lián)型 7

2.2.3  并聯(lián)型 8

2.3  常用的濾波器原型 8

2.3.1  巴特沃斯低通濾波器 9

2.3.2  切比雪夫低通濾波器 9

2.4  模擬—數(shù)字濾波器變換及其MATLAB實(shí)現(xiàn) 11

2.4.1  脈沖響應(yīng)不變法 11

2.4.2  雙線性Z變換法 14

2.4.3  脈沖不變法和雙線性Z變換法的比較 17

2.5 濾波器的階數(shù)與頻率關(guān)系 18

3  FIR濾波器 20

3.1  FIR濾波器的結(jié)構(gòu) 20

3.1.1  直接型結(jié)構(gòu) 20

3.1.2  級(jí)聯(lián)型結(jié)構(gòu) 20

3.1.3  頻率抽樣型結(jié)構(gòu) 21

3.1.4  快速卷積型結(jié)構(gòu) 21

3.2  常用窗函數(shù)介紹 21

3.2.1  矩形窗(Rectangular window) 22

3.2.2  三角窗(Triangular window) 22

3.2.3  漢寧窗(Hanning window) 22

3.2.4  海明窗(Hamming window) 22

3.2.5  布拉克曼(Blackman window) 23

3.3  各種窗函數(shù)的實(shí)現(xiàn)與比較 23

3.4  海明窗設(shè)計(jì)低通濾波器 24

4  圖形用戶界面設(shè)——Simulink設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器 28

4.1   Simulink濾波器設(shè)計(jì)與分析工具（FDATOOL）的設(shè)計(jì)技術(shù) 28

4.2  建立濾波器系統(tǒng)的Simlink模型并進(jìn)行仿真分析 29

4.2 .1  建立用數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)模塊實(shí)現(xiàn)濾波器系統(tǒng)的仿真模型 30

4.2.2  系統(tǒng)模塊參數(shù)設(shè)置 30

4.2.3  系統(tǒng)仿真參數(shù)的設(shè)置 31

4.3  系統(tǒng)仿真與分析 32

4.4  仿真結(jié)果的演示 32

4.4.1   Simulink下濾波器設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用 32

4.4.2   IIR和FIR濾波器比較 37

5 利用MATLAB輔助DSP實(shí)現(xiàn)濾波器的方法 38

5.1  數(shù)字信號(hào)處理概述 38

5.2  以巴特沃斯濾波器為例用MATLAB輔助DSP設(shè)計(jì)濾波器 38

5.2.1  設(shè)計(jì)巴特沃斯濾波器程序?yàn)V波器 38

5.2.2   DSP的系數(shù)對(duì)稱濾波器的實(shí)現(xiàn)方法 40

5.2.3  DSP濾波算法實(shí)現(xiàn) 40

5.2.4  MATLAB輔助設(shè)計(jì) 40

6  總結(jié) 42

致謝 43

參考文獻(xiàn) 44