Impulse Response)滤波器:有限长单位冲激响应滤波器,又称为非递归型滤波器,是处理系统中最基本的元件,它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性,同时其单位抽样响应是有限长的,因而滤波器是稳定的系统。因此,FIR滤波器在
有限脉冲响应(FIR)滤波器(N-1阶),不存在输出对输入的反馈支路,其单位脉冲h(n)是有限长。对于一个FIR滤波器系统,它的冲激响应总是有限长的,其系统函数可记为:
带有常系数的FIR滤波器是一种LTI(线性时不变)数字滤波器。冲激响应是有限的意味着在滤波器中没有发反馈。长度为N的FIR输出对应于输入时间序列x(n)的关系由一种有限卷积和的形式给出,最基本的具体形式如下:
(2)系统函数H(z)在z>
0处收敛,极点全部在z = 0处(因果系统)。
(3)结构上主要是非递归结构,没有输出到输入的反馈,但有些结构中(例如频率抽样结构)也包含有反馈的递归部分。设FIR滤波器的单位冲激响应h (n)为一个N点序列,0 ≤ n ≤N -1,则滤波器的系统函数为:H(z)=∑h(n)* z^(-n),就是说,它有(N-1)阶极点在z = 0处,有(N-1)个零点位于有限z平面的任何位置。
FIR滤波器的设计最简单,就是要设计一个数字滤波器去逼近一个理想的低通滤波器。通常这个理想的低通滤波器在频域上是一个矩形窗。
在数字信号处理中,傅里叶变换用来求取时域信号的频率成分。因此,通过对特定频率幅度和相位的响应,求取傅里叶变换的逆变换(IDFT),就可以求出满足规定的要求的数字滤波器。
本实验利用Kaiser窗设计一个FIR低通滤波器,有用信号为100Hz,需要滤掉的信号为450Hz。
Kaiser窗是一种应用广泛的可调节窗,它能够最终靠改变窗函数的形状来控制窗函数旁瓣的大小,从而在设计中可用滤波器的衰减指标来确定窗函数的形状。与其他窗相比,Kaiser窗最大的特点是可以同时调整主瓣和旁瓣宽度。 Kaiser窗的定义如下:
其中n=1,2,⋯,N-1 ,N 表示窗函数的总长度, I_0是第一类贝瑟尔函数。β是一个可调参数,能够最终靠改变β的值来调整窗函数的形状,进而达到不同的阻带衰减要求。
设计中首先要进行外设使能配置,接着进行LCD管脚复用配置和LCD中断配置,接着进行LCD显示和触摸的初始化。然后通过FIR滤波器系数算法生成滤波因子,最后产生带有噪声的原始信号并进行FIR滤波和FFT运算,将结果为在LCD屏幕上,在循环中进行触摸检测,根据标志位判断显示时域或者频域波形。
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程序使用DSPLIB 的库来进行FIR滤波,调用的程序源码和使用说明能安装DSPLIB后查看。调用的FIR滤波函数中:
程序使用DSPLIB 的库来进行FFT运算,调用的程序源码和使用说明能安装DSPLIB后查看。调用的FFT函数中:
第五个参数是指向包含64 个条目的位反转表的指针。如果样本的FFT长度可以表示为 4 的幂,
程序使用DSPLIB 的库来进行FFT逆变换,调用的程序源码和使用说明能安装DSPLIB后查看。调用的IFFT函数中:
第五个参数是指向包含64 个条目的位反转表的指针 。如果样本的FFT长度可以表示为 4 的幂,
(2)将拨码开关拨到DEBUG模式01111,连接实验箱电源,拨动电源开关上电。
运行程序后,LCD会显示FIR滤波前后的时域波形,上方为100Hz信号与450Hz噪声组成的混合信号,下方为滤波后得到的结果(保留100Hz信号)。
点击一下LCD屏幕,会切换频域波形,上方显示原始频域信号+噪声,下方显示滤波后的频域波形,输入波形为一个低频率的正弦波与一个高频的正弦波叠加而成,通过观察频域图可知输入波形中的低频波形通过了滤波器,而高频部分被滤除。
实验结束后,先点击黄色按钮暂停程序运行,再点击红色按钮退出CCS与实验板的连接,最后实验箱断电即可。
,是数字信号处理系统中最基本的元件,它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性,同时其单位抽样
本文介绍了应用Altera 公司的FLEX10K系列CPLD快速完成卷积的方法实现
本帖最后由 创龙教仪 于 2023-5-30 10:28 编辑 1、实验目的本次教程是基于创龙教仪
程序 /
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