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基于LabVIEW的FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)

時(shí)間：2011-01-07 07:46:28

關(guān)鍵字： LabVIEW 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) FIR數(shù)字濾波器模板

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[導(dǎo)讀]基于LabVIEW的FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)

介紹一種基于LabVIEW快速有效地設(shè)計(jì)常規(guī)FIR數(shù)字濾波器的方法，并給出了設(shè)計(jì)實(shí)例。因可以隨時(shí)對(duì)比設(shè)計(jì)要求調(diào)整參數(shù)，故有利于濾波器設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。
　　關(guān)鍵詞：FIR數(shù)字濾波器；LabVIEW；程序設(shè)計(jì)

Shanghai 200093, China)

　　一個(gè)截止頻率為ωc(rad/s)的理想數(shù)字低通濾波
　　
　　由式(1)和(2)可以看出，這個(gè)濾波器在物理上是不可實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)闆_激響應(yīng)具有無(wú)限性和因果性。為了產(chǎn)生有限長(zhǎng)度的沖激響應(yīng)函數(shù)，我們?nèi)禹憫?yīng)為h(n)，長(zhǎng)度為N，其系數(shù)函數(shù)為H(z)：
　　?
　　用h(n)表示截取hd(n)后沖激響應(yīng)，即h(n)=hd(n)W(n)，式子中W(n)為窗函數(shù)，長(zhǎng)度為N。當(dāng)τ=(N-1)/2時(shí)，截取的一段h(n)對(duì)(N-1)/2對(duì)稱(chēng)，可保證所設(shè)計(jì)的濾波器具有線性相位。
　　一般來(lái)說(shuō)，FIR數(shù)字濾波器輸出y(n)的Z變換形式Y(jié)(z)與輸入x(n)的Z變換形式之間的關(guān)系如下：
　　
　　實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
　　從上面的Z變換和結(jié)構(gòu)圖可以很容易得出FIR濾波器的差分方程表示形式。對(duì)式(4)進(jìn)行反Z變換，可得：
　　

　　LabVIEW 7.1版本中，有兩個(gè)子模板涉及信號(hào)處理，分別是Analyze子模板和Mathematics子模板。進(jìn)入Functions模板Analyze中的Signal Processing子模板，見(jiàn)圖2。

　　
　　VI對(duì)于其參數(shù)在幫助中都有詳細(xì)的說(shuō)明，并且還有相關(guān)的例子。
2.2前面板的設(shè)計(jì)
　　結(jié)合濾波器的形成原理，把濾波器類(lèi)型分為低通，高通，帶通和帶阻，由于低通和高通只需要求截止頻率，而帶通和帶阻需要上下截止頻率，故把這四個(gè)類(lèi)型分開(kāi)設(shè)計(jì)。顯示幅值，相位和相關(guān)系數(shù)。如果設(shè)計(jì)的濾波器符合要求，可以把這個(gè)相關(guān)系數(shù)存盤(pán)，以便寫(xiě)成濾波器的形式。具體的前面板程序見(jiàn)圖5。

　　本例中，首先在Filter Type中選擇Bandpass(帶通濾波器)；接著在Window選項(xiàng)中選取Hamming；在Order項(xiàng)中輸入31；在采樣頻率中輸入1000；由于采用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)，只需給出通帶下限截止頻率fl和通帶上限截止頻率fh，輸入fl=100Hz，fh=200Hz。然后回車(chē)，即可得到所設(shè)計(jì)的FIR濾波器，看到所設(shè)計(jì)濾波器的幅頻響應(yīng)、相頻響應(yīng)、濾波器系數(shù)，各種特征如圖7所示。點(diǎn)擊save，選擇保存的路徑保存文件(后綴為text，也可以默認(rèn)設(shè)置)。

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