滤波器使用及参数设计

实验：滤波器使用及参数设计

实验目的：

1、学习使用SYSTEMVIEW中的线性系统图符。

2、掌握典型FIR滤波器参数和模拟滤波器参数的设置过程。

3、按滤波要求对典型滤波器进行参数设计。

实验内容：

一、典型滤波器滤波性能演示仿真系统设计练习：

1.进入SystemView。通过双击桌面上的SystemView快捷图标或单击程序组中的SystemView即可启动SystemView。

2.设置系统运行时间。单击工具条中的系统定时

“Source”到设计窗口，双击该图符，在出现的信号源库窗口中，选择周期信号“Periodic”中的正弦信号“Sinusoid”，按“Parameter”按钮，将参数设置窗

口中的频率“Frequency”定义为10。图符变成

至设计窗口，双击该图符，在出现的算子库窗口中，选择滤波器或线性系统库

“Filters/Systems”中的“Linear Sys Filters”，并点击参数设置按钮，出现如下线性系统参数设置界面：

可以在图形显示窗口的上方看到传递函数的算术表达式的系数因子。图形区的标尺可以通过xMax和xMin、yMax和yMin、FTT采样点数进行调整。通过单击“Update Plot”可以强制实行这些改变。用优先菜单“Preferences”中的设置选项可以消除图形区中的网格线。

系统的最终设定结果是具有如下算式的Z变换函数H(z)：

可以用如下几种不同的方法定义线性系统图符：

●在设计窗口人工输入Z域系数{a k,b k}。

●从外部文件读入Z域系数{a k,b k}。

●按“FIR”按钮，进行FIR滤波器设计。

●按“Analog”按钮，进行模拟滤波器设计。

●按“Comm”按钮，进行常用通信滤波器设计。

●按“Custom”按钮，自定义滤波器设计。

●按Laplace（拉普拉斯）选项下的“Define”按钮，设定Laplace的S域

系数，SystemView自动转为Z域系数。

●按Z.Domain选项下的“Define”按钮，设定Z域系数。

点击“FIR”按钮，进入FIR滤波器设计界面，左右各有两组FIR滤波器，共14种。如图所示。

低通滤波器（Low Pass）

带通滤波器（Band Pass）

差分器（Differentiator）

带阻滤波器（Bandstop）

先设计一个FIR低通滤波器，点击“Low Pass”，再点击“Design”。出现如下界面：

可以在此界面输入滤波器的通带宽度、过渡频带以及截止频率等滤波器参数。此外，还能对相应形式的滤波器设置通带内的纹波系数。

对滤波器而言，所有频率都应是采样速率的分数，即相对的百分比系数。例如，系统的采样速率为1MHz，所设计的FIR低通滤波器的截止频率为50kHz，则滤波器设计窗口输入的截止频率为0．05（50kHz／1MHz），如果在滤波器前面连接的是抽样器或采样器图符，则这些图符的频率也必须是滤波器采样速率的分数。

在输入完通带宽度、截止频率和截止点的衰落系数等滤波器参数后，如果选择让SystemView自动估计抽头，则可以选择“Elanix Auto Optimizer”项中的“Enabled”按钮，再单击“Finish”按钮退出即可。此时，系统会自动计算出最合适的抽头数。如果用户希望自己输入滤波器所需要的抽头数，可以选择“Elanix Auto Optimizer”项中的“Fixed No.Taps”，然后在“Initial No.Taps”文字框内，输入所希望的抽头数。抽头数可以是任意小于2048的整数。最后按“Update Est”按钮计算滤波器的系数。通常抽头数设置得越大，滤波器的精度就越高，计算机对滤波器系数逼近运算时间也越长。计算机进行运算时屏幕上会显示一个进度条表示估计的剩余时间。

在窗口中将滤波器通带内增益设为0dB，通带转折频率设为0.1（系统采样率为10000Hz，相对倍数0.002倍即20Hz），截止频率设为0.0128，截止带内增益设为－70dB。带内纹波0.1dB，最大叠代次数默认25。采用系统自动优化抽头数，选择自动优化“Enable”按钮。经过计算，实现滤波器所需要的抽头数会出现在这个按钮左边的文字框内。这样选择的抽头数最佳，通常可以采样这一明智的抽头选择方法。如果要人工定义抽头数，则要选择自动优化栏中的“Fixed No.Taps”选项，并在“Initial No.Taps”文字框内输入抽头数，最大抽头数可以是2048。按“Update Est”重新确定抽头数。一旦系数计算结束，点击“Finish”按钮，滤波器的系数和响应曲线就会显示在屏幕上。系统在显示命令缺省时，显示时域波形。用户还可以选择增益（Gain）、相位(Phase)或群延迟(Group Delay)波形。用户可以通过改变波形显示区右边的最大“xMax”、最

小“xMin”和最大“yMax”、最小“xMin”，FFT采样点数“FFT pts”的数值来调整波形图的标尺。

单击增益“Gain”选项，可以看到如图3.6所示

的增益响应波形图，设计完成。点击“OK”，还

原到SYSTEMVIEW界面，图符变成

到设计窗口，双击它们，将它们都定义为“Graphic Display”的“Real Time”

信号接收类型

运行系统，这时就会在第一个接收图形显示区中显示出三种正弦信号的叠加信号，在第二个接收图形显示区中显示出经低通滤波后的信号。如图2、图3所示。

9.也可在分析窗口中显示信号。单击

接收计算器按钮，选择“Spectrum”分析按钮，并分两次选中上述两个图形窗口，就会出现两个新的图形，分别对应前面两个波形的频谱图，其中一个在10Hz、1000Hz、2000Hz的位置上出现尖锐的谱线（对应于三种信号的叠加），另一个出现在10Hz的位置上出现谱线（对应于滤波的结果）。如图4、图5所示。

11．按上述方法分别建立FIR高通、带通、带阻滤波器仿真系统和模拟低通、高通、带通、带阻滤波器仿真系统。

12.结束仿真，保存用户系统。通过选择“File”菜单中的“Save”把刚才设计的内容保存下来。

二、仿真系统连接图：