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滤波器在信号处理中扮演着至关重… ✅作者简介热爱数据处理、建模、算法设计的Matlab仿真开发者。 更多Matlab代码及仿真咨询内容点击 Matlab科研工作室 个人信条格物致知。 内容介绍
滤波器在信号处理中扮演着至关重要的角色用于从信号中提取所需频率分量或抑制不需要的噪声。有限脉冲响应 (FIR) 滤波器是一种非递归滤波器其冲激响应具有有限持续时间。FIR 滤波器的设计通常使用窗函数法该方法通过将理想频率响应与窗函数相乘来实现。
窗函数
窗函数是一种平滑函数用于平滑理想频率响应的尖锐截止。常用的窗函数包括矩形窗、汉宁窗、海明窗和布莱克曼窗。不同的窗函数具有不同的形状和特性影响滤波器的频率响应和过渡带宽度。
高通 FIR 滤波器设计
高通滤波器允许高频分量通过同时衰减低频分量。基于窗函数的高通 FIR 滤波器设计步骤如下 **确定截止频率**确定要通过的高频分量截止频率。 **选择窗函数**根据所需的频率响应和过渡带宽度选择合适的窗函数。 **计算滤波器阶数**使用以下公式计算滤波器阶数N 2 * F_s / F_c - 1其中 F_s 是采样频率F_c 是截止频率。 **创建理想频率响应**创建一个理想的高通频率响应从截止频率开始以 1 的幅度线性上升至奈奎斯特频率。 **应用窗函数**将理想频率响应与选定的窗函数相乘以平滑截止。 **计算滤波器系数**使用离散傅里叶变换 (DFT) 将窗函数域中的滤波器响应转换为时域滤波器系数。
低通 FIR 滤波器设计
低通滤波器允许低频分量通过同时衰减高频分量。基于窗函数的低通 FIR 滤波器设计步骤与高通滤波器类似但理想频率响应从截止频率开始以 1 的幅度线性下降至 0。
带通 FIR 滤波器设计
带通滤波器允许指定频率范围内的分量通过同时衰减其他频率分量。基于窗函数的带通 FIR 滤波器设计涉及以下步骤 **确定通带频率**确定要通过的频率范围的通带频率。 **选择窗函数**根据所需的频率响应和过渡带宽度选择合适的窗函数。 **计算滤波器阶数**使用以下公式计算滤波器阶数N 2 * (F_h - F_l) / F_s - 1其中 F_h 和 F_l 分别是通带频率的上限和下限。 **创建理想频率响应**创建一个理想的带通频率响应在通带内为 1在通带外为 0。 **应用窗函数**将理想频率响应与选定的窗函数相乘以平滑截止。 **计算滤波器系数**使用 DFT 将窗函数域中的滤波器响应转换为时域滤波器系数。
带阻 FIR 滤波器设计
带阻滤波器允许指定频率范围内的分量衰减同时通过其他频率分量。基于窗函数的带阻 FIR 滤波器设计步骤与带通滤波器类似但理想频率响应在通带内为 0在通带外为 1。 部分代码
function modulator getModulator(modType, sps, fs)%getModulator Modulation function selector% MOD getModulator(TYPE,SPS,FS) returns the modulator function handle% MOD based on TYPE. SPS is the number of samples per symbol and FS is% the sample rate.switch modType case BPSK modulator (x)bpskModulator(x,sps); case QPSK modulator (x)qpskModulator(x,sps); case 8PSK modulator (x)psk8Modulator(x,sps); case 16QAM modulator (x)qam16Modulator(x,sps); case 64QAM modulator (x)qam64Modulator(x,sps); case GFSK modulator (x)gfskModulator(x,sps); case CPFSK modulator (x)cpfskModulator(x,sps); case PAM4 modulator (x)pam4Modulator(x,sps); case B-FM modulator (x)bfmModulator(x, fs); case DSB-AM modulator (x)dsbamModulator(x, fs); case SSB-AM modulator (x)ssbamModulator(x, fs);endendfunction src getSource(modType, sps, spf, fs)%getSource Source selector for modulation types% SRC getSource(TYPE,SPS,SPF,FS) returns the data source% for the modulation type TYPE, with the number of samples% per symbol SPS, the number of samples per frame SPF, and% the sampling frequency FS.switch modType case {BPSK,GFSK,CPFSK} M 2; src ()randi([0 M-1],spf/sps,1); case {QPSK,PAM4} M 4; src ()randi([0 M-1],spf/sps,1); case 8PSK M 8; src ()randi([0 M-1],spf/sps,1); case 16QAM M 16; src ()randi([0 M-1],spf/sps,1); case 64QAM M 64; src ()randi([0 M-1],spf/sps,1); case {B-FM,DSB-AM,SSB-AM} src ()getAudio(spf,fs);endend
⛳️ 运行结果 参考文献
[1] 杨玲,李东新.基于DSP的FIR数字滤波器设计与实现[J]. 2011.
[2] 张伟.示波器离线数据分析软件设计[D].电子科技大学[2024-02-21].DOI:CNKI:CDMD:2.1011.193698. 部分理论引用网络文献若有侵权联系博主删除 关注我领取海量matlab电子书和数学建模资料 私信完整代码和数据获取及论文数模仿真定制
1 各类智能优化算法改进及应用
生产调度、经济调度、装配线调度、充电优化、车间调度、发车优化、水库调度、三维装箱、物流选址、货位优化、公交排班优化、充电桩布局优化、车间布局优化、集装箱船配载优化、水泵组合优化、解医疗资源分配优化、设施布局优化、可视域基站和无人机选址优化、背包问题、 风电场布局、时隙分配优化、 最佳分布式发电单元分配、多阶段管道维修、 工厂-中心-需求点三级选址问题、 应急生活物质配送中心选址、 基站选址、 道路灯柱布置、 枢纽节点部署、 输电线路台风监测装置、 集装箱船配载优化、 机组优化、 投资优化组合、云服务器组合优化、 天线线性阵列分布优化
2 机器学习和深度学习方面
2.1 bp时序、回归预测和分类
2.2 ENS声神经网络时序、回归预测和分类
2.3 SVM/CNN-SVM/LSSVM/RVM支持向量机系列时序、回归预测和分类
2.4 CNN/TCN卷积神经网络系列时序、回归预测和分类
2.5 ELM/KELM/RELM/DELM极限学习机系列时序、回归预测和分类
2.6 GRU/Bi-GRU/CNN-GRU/CNN-BiGRU门控神经网络时序、回归预测和分类
2.7 ELMAN递归神经网络时序、回归\预测和分类
2.8 LSTM/BiLSTM/CNN-LSTM/CNN-BiLSTM/长短记忆神经网络系列时序、回归预测和分类
2.9 RBF径向基神经网络时序、回归预测和分类
2.10 DBN深度置信网络时序、回归预测和分类
2.11 FNN模糊神经网络时序、回归预测
2.12 RF随机森林时序、回归预测和分类
2.13 BLS宽度学习时序、回归预测和分类
2.14 PNN脉冲神经网络分类
2.15 模糊小波神经网络预测和分类
2.16 时序、回归预测和分类
2.17 时序、回归预测预测和分类
2.18 XGBOOST集成学习时序、回归预测预测和分类
方向涵盖风电预测、光伏预测、电池寿命预测、辐射源识别、交通流预测、负荷预测、股价预测、PM2.5浓度预测、电池健康状态预测、用电量预测、水体光学参数反演、NLOS信号识别、地铁停车精准预测、变压器故障诊断
2.图像处理方面
图像识别、图像分割、图像检测、图像隐藏、图像配准、图像拼接、图像融合、图像增强、图像压缩感知
3 路径规划方面
旅行商问题TSP、车辆路径问题VRP、MVRP、CVRP、VRPTW等、无人机三维路径规划、无人机协同、无人机编队、机器人路径规划、栅格地图路径规划、多式联运运输问题、 充电车辆路径规划EVRP、 双层车辆路径规划2E-VRP、 油电混合车辆路径规划、 船舶航迹规划、 全路径规划规划、 仓储巡逻
4 无人机应用方面
无人机路径规划、无人机控制、无人机编队、无人机协同、无人机任务分配、无人机安全通信轨迹在线优化、车辆协同无人机路径规划
5 无线传感器定位及布局方面
传感器部署优化、通信协议优化、路由优化、目标定位优化、Dv-Hop定位优化、Leach协议优化、WSN覆盖优化、组播优化、RSSI定位优化
6 信号处理方面
信号识别、信号加密、信号去噪、信号增强、雷达信号处理、信号水印嵌入提取、肌电信号、脑电信号、信号配时优化
7 电力系统方面
微电网优化、无功优化、配电网重构、储能配置、有序充电
8 元胞自动机方面
交通流 人群疏散 病毒扩散 晶体生长 金属腐蚀
9 雷达方面
卡尔曼滤波跟踪、航迹关联、航迹融合
