(完整版)基于MATLAB的2FSK的调制与解调
实验四2FSK调制与解调实验
实验四2FSK调制与解调实验【实验目的】使学生了解2FSK的调制与解调原理；能够通过MATLAB对其进行调制和解调；比较解调前后功率谱密度的差别。
【实验器材】装有MATLAB软件的计算机一台【实验原理】1．数字频率调制又称频移键控（FSK），二进制频移键控记作2FSK。
数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。
2FSK信号便是符号“1”对应于载频f1，而符号“0”对应于载频f2（与f1不同的另一载频）的已调波形，而且f1与f2之间的改变是瞬间完成的。
2．实验中采用压控振荡器实现2FSK的调制；压控振荡器指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路(VCO)，频率是输入信号电压的函数的振荡器VCO，振荡器的工作状态或振荡回路的元件参数受输入控制电压的控制，就可构成一个压控振荡器。
3．控制序列采用的是双极性不归零信号，信号‘0’和信号‘1’分别对应-1V和+1V，控制压控振荡器时就可以通过输入的电压不同而产生不同的频率，压控振荡器的中心频率为6KHz，频偏为2kHZ / V，那么产生的频率就是6KHz+2KHz。
示意图：【实验内容与步骤】1、路径设置成指向comm2文件夹；2、产生一组任意的二进制序列:>> b = [1 0 0 1 0 binary(495)]；3、由序列b 得到双极性不归零信号xf；>> xf = wave_gen(b,'polar_nrz') ;4、用该双极性脉冲xf作为VCO（压控振荡器）的输入,在该实验中VCO的中心频率为6kHZ，频偏为2kHZ / V；>>sf = vco(xf);5、设置时间，并显示相应波形。
>> tt = [1:500];>> subplot(211),waveplot(xf(tt))>> subplot(212),waveplot(sf(tt))6、再把它们在频率范围0～20kHZ 内的功率谱密度显示出来。
2FSK调制解调及仿真通信原理matlab
2FSK调制解调及其仿真1. 2FSK调制解调及其仿真.2. 相关调制解调的原理图如3. 输入的信号为：S（t）=[∑аn＊g(t-nTs)］cosω1t+［ān＊g（t-nTs）］cosω1t;ān是аn的反码.二、仿真思路1.首先要确定采样频率fs和两个载波频率的值f1，f2。
2.写出输入已经信号的表达式S(t）。
由于S（t）中有反码的存在，则需要将信号先反转后在从原信号和反转信号中进行抽样。
写出已调信号的表达式S(t）。
3.在2FSK的解调过程中,如上图原理图，信号首先通过带通滤波器，设置带通滤波器的参数，后用一维数字滤波函数filter对信号S(t）的数据进行滤波处理。
输出经过带通滤波器后的信号波形。
由于已调信号中有两个不同的载波（ω1, ω2）,则经过两个不同频率的带通滤波器后输出两个不同的信号波形H1,H2。
4.经过带通滤波器后的2FSK信号再经过相乘器（cosω1，cosω2)，两序列相乘的MATLAB表达式y=x1.＊x2 → SW=Hn.＊Hn ，输出得到相乘后的两个不同的2FSK波形h1,h2。
5.经过相乘器输出的波形再通过低通滤波器，设置低通滤波器的参数，用一维数字滤波韩式filter对信号的数据进行新的一轮的滤波处理。
输出经过低通滤波器后的两个波形（sw1，sw2）。
6.将信号sw1和sw2同时经过抽样判决器,分别输出st1,st2。
其抽样判决器输出的波形为最后的输出波形st。
对抽样判决器经定义一个时间变量长度i，当st1(i）>=st2(i)时，则st=0，否则st=st2(i）.其中st=st1+st2。
三、仿真程序程序如下：fs=2000；％采样频率dt=1/fs;f1=20;f2=120； %两个信号的频率a=round（rand（1，10))； %随机信号g1=ag2=~a；％信号反转，和g1反向g11=(ones（1,2000）)'*g1； %抽样g1a=g11(:）'；g21=(ones（1,2000)）’＊g2；g2a=g21(:）’;t=0:dt：10-dt;t1=length（t）；fsk1=g1a.＊cos（2＊pi＊f1。
基于MATLAB的FSK调制解调实现完整版
目录一.FSK理论知识…………………………………………………1.1FSK概念…………………………………………………………………1.22FSK信号的波形及时间表示式…………………………………………1.32FSK信号的产生方法……………………………………………………1.42FSK信号的功率谱密度…………………………………………………1.52FSK信号的解调…………………………………………………………1.6FSK的误码性能……………………………………………………………二.用MATLAB进行FSK原理及误码性能仿真………三、结论……………………………………………四、参考文献…………………………………………、五、源程序……………………………………………1、FSK理论知识频率调制的最简单形式是二进制频率键控(FSK，frequency-shift keying)。
FSK是调制解调器通过电话线路发送比特的方法。
每个比特被转换为一个频率，0由较低的频率表示，1由较高的频率表示。
1.1、FSK概念传“0”信号时，发送频率为f1的载波; 传“1”信号时，发送频率为f2的载波。
可见，FSK是用不同频率的载波来传递数字消息的。
实现模型如下图：1.2、2FSK信号的波形及时间表示式根据上图模型的实现可以得到2FSK的信号波形如图：2FSK信号的时间表达式为：由以上表达式可见，2FSK信号由两个2ASK信号相加构成。
注意：2FSK有两种形式:（1）相位连续的2FSK；（2）相位不连续的2FSK。
在这里，我们只讨论相位不连续的频移键控信号，这样更具有普遍性。
1.3、2FSK信号的产生方法2FSK信号的产生方法：2FSK信号可以两类方法来产生。
一是采用模拟调频的方法来产生（图1）；另一种方法是采用键控法（图2）；图1.3-1 图1.3-21.4、2FSK信号的功率谱密度这里我们仅介绍一种常用的近似方法，即把二进制频移键控信号看成是两个幅移键控信号相叠加的方法如果s1(t)的功率谱密度为P s1(f)；s2(t)的功率谱密度为P s2(f)，利用平稳随机过程经过乘法器的结论,上式可以整理为如下形式，核心问题：P s1(f)=?与2ASK信号表达式中的s(t)相同，根据上面的公式，2FSK信号的功率谱密度如图下图所示。
基于Matlab Simulink的2FSK调制解调仿真设计
天津理工大学计算机与通信工程学院通信工程专业设计说明书基于Matlab/Simulink的2FSK调制解调仿真设计与研究目录摘要 (3)第一章前言 (4)1.1专业设计任务及要求 (4)1.2M ATLAB简介 (4)1.3M ATLAB下的SIMULINK简介 (4)1.4通信系统模型 (5)第二章 FSK调制解调原理及MATLAB仿真 (6)2.1FSK信号产生原理 (6)2.1.1 2FSK信号的产生： (6)2.1.2 2FSK信号的频谱特性： (7)2.2FSK调制原理 (7)2.3FSK解调原理 (9)2.4仿真思路 (9)2.5仿真程序 (10)2.6输出波形及结果分析 (12)结果分析 (17)第三章用SIMULINK仿真FSK调制解调 (18)3.1用S IMULINK仿真FSK调制 (18)3.1.1 Simulink仿真FSK调制框图 (18)3.1.2参数设置 (18)3.1.3仿真波形 (19)3.2用S IMULINK仿真FSK解调 (21)3.2.1 Simulink仿真FSK解调框图 (21)3.2.2参数设置 (21)3.2.3仿真波形及分析 (23)第五章结论 (25)参考文献 (26)摘要本设计是基于MATLAB来实现调制与解调的仿真。
主要设计思想是利用MATLAB和MATLAB集成环境下Simulink的仿真平台，这个强大的数学软件工具方便快捷灵活的功能实现数字调制解调中的频率调制与解调的设计。
首先，先阐述了通信系统的模型，以及FSK信号的产生原理，调制与解调的基本原理。
然后分别设计了FSK调制框图和解调框图，实现了Matlab程序仿真和Simulink系统仿真，在解调部分各信号都是采用相干解调、非相干解调的方法，同时在没有噪声的情况下和存在噪声的基础上分别对信号进行调制与解调，并且在解调的过程中都对整个系统的误码率在display模块中有所显示，得到了比较准确的结果，进而在存在噪声和不存在噪声时进行对比，对结果进行了详尽而且准确的分析。
（完整版）基于MATLAB的2FSK的调制与解调
（完整版）基于MATLAB的2FSK的调制与解调基于MATLAB的2FSK数字通信系统仿真一、课程设计目的二、课程设计内容在信道中，大多数具有带通传输特性，必须用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信号。
可以用数字基带信号改变正弦型载波的幅度、频率或相位中的某个参数，产生相应的数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制。
也可以用数字基带信号同时改变正弦型载波幅度、频率或相位中的某几个参数，产生新型的数字调制。
本课程设计旨在根据所学的通信原理知识，并基于MATLAB软件，仿真一2FSK 数字通信系统。
2FSK数字通信系统，即频移键控的数字调制通信系统。
频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。
在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化。
因此，一个2FSK信号的波形可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。
可以利用频率的变化传递数字基带信号，通过调制解调还原数字基带信号，实现课程设计目标。
三、2FSK的基本原理和实现二进制频率调制是用二进制数字信号控制正弦波的频率随二进制数字信号的变化而变化。
由于二进制数字信息只有两个不同的符号，所以调制后的已调信号有两个不同的频率f1和f2，f1对应数字信息“1”，f2对应数字信息“0”。
二进制数字信息及已调载波如图3-1所示。
1、2FSK的产生在2FSK信号中，当载波频率发生变化时，载波的相位一般来说是不连续的，这种信号称为不连续2FSK信号。
相位不连续的2FSK通常用频率选择法产生，如图3-2所示：图3-2 2FSK信号调制器两个独立的振荡器作为两个频率发生器，他们受控于输入的二进制信号。
二进制信号通过两个与门电路，控制其中的一个载波通过。
调制器各点波形如图3-3所示：图3-3 2FSK调制器各点波形由图3-3可知，波形g是波形e和f的叠加。
所以，二进制频率调制信号2FSK可以看成是两个载波频率分别为f1和f2的2ASK信号的和。
(完整word版)基于MATLAB的FSK调制解调实现完整版
目录一. FSK理论知识…………………………………………………1.1FSK概念…………………………………………………………………1.22FSK信号的波形及时间表示式…………………………………………1.32FSK信号的产生方法……………………………………………………1.42FSK信号的功率谱密度…………………………………………………1.52FSK信号的解调…………………………………………………………1.6FSK的误码性能……………………………………………………………二.用MATLAB进行FSK原理及误码性能仿真………三、结论……………………………………………四、参考文献…………………………………………、五、源程序……………………………………………1、FSK理论知识频率调制的最简单形式是二进制频率键控(FSK，frequency-shift keying)。
FSK是调制解调器通过电话线路发送比特的方法。
每个比特被转换为一个频率，0由较低的频率表示，1由较高的频率表示。
1.1、FSK概念传“0”信号时，发送频率为f1的载波; 传“1”信号时，发送频率为f2的载波。
可见，FSK是用不同频率的载波来传递数字消息的。
实现模型如下图：1.2、2FSK信号的波形及时间表示式根据上图模型的实现可以得到2FSK的信号波形如图：2FSK信号的时间表达式为：由以上表达式可见，2FSK信号由两个2ASK信号相加构成。
注意：2FSK有两种形式:（1）相位连续的2FSK；（2）相位不连续的2FSK。
在这里，我们只讨论相位不连续的频移键控信号，这样更具有普遍性。
1.3、2FSK信号的产生方法2FSK信号的产生方法：2FSK信号可以两类方法来产生。
一是采用模拟调频的方法来产生（图1）；另一种方法是采用键控法（图2）；图1.3-1 图1.3-21.4、2FSK信号的功率谱密度这里我们仅介绍一种常用的近似方法，即把二进制频移键控信号看成是两个幅移键控信号相叠加的方法如果s1(t)的功率谱密度为P s1(f)；s2(t)的功率谱密度为P s2(f)，利用平稳随机过程经过乘法器的结论,上式可以整理为如下形式，核心问题：P s1(f)=?与2ASK信号表达式中的s(t)相同，根据上面的公式，2FSK信号的功率谱密度如图下图所示。
设计性实验——2FSK调制、解调
设计性实验2FSK调制、解调实验一、实验目的1．掌握用移频键控法产生2FSK信号的原理及硬件实现方法；2．掌握用过零点检测法解调2FSK信号的原理及硬件实现方法；3．加深对位同步信号提取原理的理解，了解其硬件实现方法；4．了解锁相环对消除相位抖动的原理及作用。
二、实验内容1.2FSK调制〔发送〕实验。
2.2FSK解调〔接收〕实验。
3.位同步提取实验。
4.眼图、奈奎斯特准则实验。
5.归零码与位定时实验。
6.眼图与判决时间选取实验。
三、实验仪器及设备1.20MHZ双踪示波器 GOS-6021 1台2.函数信号发生器/计数器 SP1641bB 1台3.直流稳压电源 GPS-X303/C 1台4.万用表 1块5.2FSK调制解调实验箱 1个四、实验原理及电路〔一〕实验原理实现数字频率调制的方法很多，总括起来有两类:直接调频法和移频键控法。
本实验使用的是移频键控法，它便于用数字集成电路来实现。
移频键控，或称数字频率调制，是数字通信中使用较早的一种调制方式。
数字频率调制的基本原理是利用载波的频率变化来传递数字信息。
在数字通信系统中，这种频率的变化不是连续的，而是离散的。
比方，在二进制的数字频率调制系统中，可用两个不同的载频来传递数字信息，故移频键控常写作2FSK(Frequency Shift Keying)。
2FSK广泛应用于低速数据传输设备中，根据国际电报和咨询委员会(CCITT)的建议，传输速率为1200波特以下设备一般采用2FSK。
2FSK方法简单、易于实现，解调不需要恢复本地载波，可以异步传输，抗噪声和抗衰落性能也较强。
因此，2FSK已成为在模拟网上利用调制解调制器来传输数据的低速、低成本的一种主要调制方式。
在一个2FSK系统中，发端把基带信号的变化规则转换成对应的载频变化，而在收端则完成与发端相反的转换。
由于2FSK信号的信道中传输的是两个载频的切换，那么其频谱是否就是这两个载频的线谱呢?或者说信道的频带只是这两个载频之差呢?答案是否认的。
基于Matalab的2FSK数字调制解调系统仿真
《通信原理》课程设计题目：基于Matalab的2FSK数字调制解调系统学院(部)：电子信息工程学院专业：电子信息工程学生姓名：学号：年级 2007 指导教师：职称副教授2010 年 07 月 01日目录摘要 (2)一、引言 (2)1、设计目的及任务要求 (2)2、课程设计内容 (2)二、绪论 (3)2.1通信技术的历史和发展 (3)2.1.1通信的概念 (3)2.1.2通信的发展史简介 (3)2.2数字调制技术 (3)2.3数字调制的发展现状和趋势 (4)三、2FSK数字系统的调制和解调的原理图. (6)3.12FSK数字系统的调制原理图 (6)3.22FSK的解调方式 (6)3.2.1 非相干解调 (6)3.2.2 相干解调 (7)四、2FSK的的调制与解调过程的MATLAB 仿真原理图及其分析 (8)4.1利用MATLAB建立系统的仿真图。
(8)4.2系统中仿真模块的作用及主要参数的设置分析 (8)4.2.1 Bernoulli Binary Generator模块 (8)4.2.2 M-FSK Modulator Baseband 模块 (8)4.2.3 M-FSK Demodulator Baseband模块 (9)4.2.4 Channels模块 (9)4.2.5 Error rate Calculation模块 (9)4.2.6 Scope模块 (9)4.2.7 Display模块 (9)4.2.8 Relational Operator模块 (9)4.2.9 Dlay模块 (9)4.2.10 Eye diagram scope模块 (9)五、 2FSK的的调制与解调过程的MATLAB仿真结果波形图及分析 (10)5.1眼图的定义、模块、波形及其分析 (10)5.1.1眼图的定义 (10)5.1.2眼图的模块 (10)5.1.3眼图的波形 (10)5.1.4眼图波形的分析 (11)5.2S COPE端的最终波形图 (12)六、总结 (15)七、参考文献 (16)摘要本文主要是利用MATLAB7.0来实现2FSK数字调制系统解调器的设计.该设计模块包含信源,调制,发送滤波器模块,信道,接收滤波器模块,解调以及信宿.并为各个模块进行相应的参数设置在此基础上熟悉MATLAB的功能及操作,最后通过观察仿真图形进行波形分析(眼图)及系统的性能评价(分析误码率).关键词：2FSK MATLAB 调制解调噪声一、引言1、设计目的及任务要求1．学习使用计算机建立通信系统仿真模型的基本方法及基本技能，学会利用仿真的手段对于实用通信系统的基本理论、基本算法进行实际验证；2．学习现有流行通信系统仿真软件MATLAB7.0的基本使用方法，学会使用这些软件解决实际系统出现的问题；3．通过系统仿真加深对通信课程理论的理解。
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基于MATLAB 的2FSK 数字通信系统仿真课程设计目的
二、课程设计内容
在信道中，大多数具有带通传输特性，必须用数字基带信号对载波进行调制，
产生各种已调数字信号。
可以用数字基带信号改变正弦型载波的幅度、频率或相位中的某个参数，产生相应的数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制。
也可以用数字基带信号同时改变正弦型载波幅度、频率或相位中的某几个参数，产生新型的数字调制。
本课程设计旨在根据所学的通信原理知识，并基于MATLAB 软件，仿真一2FSK 数字通信系统。
2FSK 数字通信系统，即频移键控的数字调制通信系统。
频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。
在2FSK 中，载波的频率随二进制基带信号在f1 和f2 两个频率点间变化。
因此，一个2FSK 信号的波形可以看成是两个不同载频的2ASK 信号的叠加。
可以利用频率的变化传递数字基带信号，通过调制解调还原数字基带信号，实现课程设计目标。
三、2FSK 的基本原理和实现
二进制频率调制是用二进制数字信号控制正弦波的频率随二进制数字信号
的变化而变化。
由于二进制数字信息只有两个不同的符号，所以调制后的已调信号有两个不同的频率fl和f2，fl对应数字信息“ 1 ”，f2对应数字信息“ 0 ”
在2FSK信号中，当载波频率发生变化时，载波的相位一般来说是不连续的，
这种信号称为不连续2FSK信号。
相位不连续的2FSK通常用频率选择法产生,
如图3-2所示：
Xi
图3-2 2FSK信号调制器
两个独立的振荡器作为两个频率发生器，他们受控于输入的二进制信号进制信号
通过两个与门电路，控制其中的一个载波通过。
调制器各点波形如图3-3所示：
'
1 1 1 °| 1 1! 1 D 0r1i
—1 1
T
IT1"1i 1 '
T
:wwvwwwm：
7 ww w
f r\f\j t
:“WVWWVtM r
图3-3 2FSK调制器各点波形
由图3-3可知，波形g是波形e和f的叠加。
所以，二进制频率调制信号
2FSK可以看成是两个载波频率分别为fl和f2的2ASK信号的和。
由于“、“0”
统计独立，因此，2FSK信号功率谱密度等于这两个2ASK信号功率谱密度之和, 此琢此宓＜/壮十此赵｛/牡
2FSK信号的功率谱如图3-4所示:
图3-4 2FSK信号的功率谱
(3-1)
----- 鸟―
由图3-4看出，2FSK信号的功率谱既有连续谱又有离散谱，离散谱位于两个载波频率fl和f2处，连续谱分布在fl和f2附近，若取功率谱第一个零点以
内的成分计算带宽，显然2FSK信号的带宽为鬲赵北旳+簸」（3-2）
为了节约频带，同时也能区分fl和f2，通常取|f1-f2|=2fs，因此2FSK信号的带宽为月洒刊1£1+芬咄（3-3）当|f1-f2|=fs时，图3-4中2FSK的功率谱由双峰变成单峰，此时带宽为
比琳二巧力畔耳云
（3_4）
对于功率谱是单峰的2FSK信号，可采用动态滤波器来解调。
此处介绍功率谱为双
峰的2FSK信号的解调。
2、2FSK滤波器的调解及抗噪声性能
2FSK信号的解调也有相干解调和包络解调两种。
由于2FSK信号可看做是两个2ASK信号之和，所以2FSK解调器由两个并联的2ASK解调器组成。
图3-5为2FSK相干和包络解调。
图3-5 2FSK信号调解器
(3-5)
信号表示为
卫g期发江码时*0"&曲亦发®码时
相干2FSK抗噪声性能的分析方法和相干2ASK很相似。
现将收到的2FSK
(3-6)
(3-13)
(3-12)
判决器对x 进行判决，当x>0时，判发送信息为“ 1,”此判决是正确的；当 x<0时，判决发送信息为“0”显然此判决是错误的。
由此可见，x<0的概率就是
当发送数字信号“(时，下支路有信号，上支路没有信号。
用与上面分析完全相
波频率为fl ，信号能通过上支路的带通滤波器。
上支路带通滤波器的输出是信号 和窄带噪声ni1(t)的叠加(噪声中的下标1表示上支路窄带高斯噪声)，即
口亡“2叨去+中&)
2昕* +如(£)35 2寸"一翌.⑴血2兀和
(3-6)
此信号与同步载波cos2 n fit 相乘，再经低通滤波器滤除其中的高频成分，送给 取样判决器的信号为羽萌2叱(°
(3-7)
上式中未计入系数1/2。
与此同时，频率为fi 的2FSK 信号不能通过下支路中的 带通滤波器，因为下支路中的带通滤波器的中心频率为 f2，所以下支路带通滤波 ^-<0= easier - (r)sin2j^\r
器的输出只有窄带高斯噪声，即
此噪声与同步载波cos2 n f2t 相乘，再经低通滤波器滤波后输出为
(3-8)
(3-9)
上式中未计入系数1/2。
定义 奴r)=羯(r)-x 2(r) = a + 幽虫“ 一刚©)
取样判决器对x(t)取样，取样值为
JF=fl+?T I1
其中，nl1、 nl2都是均值为0、方差为 记=«O^2ASK =2noZ (3-10) (3-11 )
的高斯随机变量,
所以x 是均值为a 、方差为
的高斯随机变量，x 的概率密度函数为
发“1昔判成 “0的概率，即
同的方法，可得到发“0”码时错判成“码的概率P(1/0)，容易发现，此概率与上 式表示的P(0/1)相同，所以解调器的平均误码率为 Pe=P(1)P(0/1)+ P(0)P(1/0)=P(0/1) [P(1)+P(0)] =P(0/1)
d X 2
式中 — 代 .注意，式中无需“ 1、” “0等概这一条件 由相关调制解调的原理图
.低通滤 波器
Cos 3 2t
输入的信号为：S (t ) =[Ea n*g(t-nTs)]cos 3 1t+[ m*g(t-nTs)]cos 3 1t (a n 是a n 的反码)来设计仿真 3、仿真思路
(1) 首先要确定采样频率fs 和两个载波f 1，f 2的值。
(2)
先产生一
个随机的信号，写出输入已调信号的表达式是 s(t)。
由于s(t)中有 反码的存在，则需要将信号先反转后在原信号和反转信号中进行抽样。
写出已调
信号的表达式s(t)。
(3) 在2FSK 的解调过程中，根据解调的原理图，信号先通过带通滤波器，设 置带通滤波器的参数，后用一维数字滤波函数filter 对信号s(t)的数据进行滤波处 理。
由于已调信号中有两个不同的载波，则经过两个不同频率的带通滤波器后输 出两个不同的波形H 1，H 2。
(3-14)
(3-15)
输出
抽样判 决器
带通滤 .波器
Cos 3 1t
抽样脉冲
3 1
（4）经过带通滤波器后的2FSK 信号再分别经过相乘器，输出得到相乘后的两个不同的2FSK 波形sw1，sw2。
（5）经过相乘器输出的波形再通过低通滤波器，设置低通滤波器的参数，用一维数字滤波函数filter 对信号进行新的一轮的滤波处理。
输出经过低通滤波器后的两个波形st1 ，st2。
（6）将信号st1 和st2 同时经过抽样判决器，其抽样判决器输出的波形为最后的输出波形st。
对抽样判决器经定义一个时间变量长度i,当st i（i）＞=st2（i）时，则
st=1 ，否则st=0 。
四、仿真程序如何设置带通滤波器参数？需考虑那些因素？sw1=H1.*H1; ?。