基于LabView的FIR滤波器设计.pdf

基于 LabView 的 FIR 滤波器设计 [摘 要]利用 LabView 开发平台，完成了对 FIR 数字滤波器的设计和初步仿真研究，并通过设计的数 字滤波器，进行模拟信号处理，对输入模拟信号进行 限带，抽样和数模转换，并进行了研究，分析滤波器 结构和参数对滤波器性能指标的影响。 [关键词 ]FIR 数字滤波器； LabView ；频率采样法 中图分类号： TN713+.7 文献标识码： A 文章编 号： 1009-914X （2015）05-0362-01 很多情况下，在信号处理过程中，往往会有不需 要的信号成分混叠在有用信号之中，比如电子系统中 的噪声和干扰，经常需要滤除，这一过程就是滤波。 滤波是根据有用信号和噪声的不同特性，提取有用信 号的过程，实现滤波功能的系统称为滤波器。 软件上的滤波器设计主要用仿真软件完成，开发 环境主要有两种：一种是基于传统的文本语言的软件 开发环境，常用的有 Matlab、Visual Basic、VC++ 等。 另一种是基于图形化语言的软件开发环境，常用的有 LabView 和 HpVee。 LabView 类似于 C 和 BASIC 开发环境，但 LabVIEW 使用的是图形化编辑语言编写程序， 产生的 程序是框图的形式。 LabView 主要包括四个模块：数 据采集、显示记录、数据处理。可以方便的选择滤波 器类型及其设置各种参数。本文主要用 LabView 进行 滤波器设计。 1 数字滤波器基本概念 滤波器有不同的分类方法，可以按照滤波器的单 位冲激响应是否有限， 将滤波器分为 IIR 滤波器和 FIR 滤波器，由于 IIR 滤波器的传递函数存在 0 之外的极 点，所以单位冲激响应是无限持续的。按频率选择功 能分类，有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、 带阻滤波器、另外，在全频带幅频特性固定的滤波器 称全通滤波器，可用于改善滤波器的相频特性。 FIR 滤波器的设计主要方法有窗函数法、频率采样法、等 波纹切比雪夫逼近法等等。 1.1 幅频特性 设采样周期为，令，从变换理论即可得到的频率 特性，可表示为 表示数字滤波器的幅频特性， 、表示相频特性。 另 外，是数字滤波器的频率特性。假定，可表示为 由于是周期为的周期函数，在或的范围内求，既 可以确定数字滤波器的频率特性。如果有，所以设计 滤波器时，只需考虑的部分就可以了。 1.2 相频特性 设计数字滤波器时候，要考虑它的幅频特性和相 频特性。由于在线性相位滤波器中，相位的延迟不会 造成失真，在波形的要求就很高，滤波器具有线性相 位是十分重要的。为了分析 FIR 滤波器的相频特性， 设传递函数为 如果，即为线性相位。 2 信号源的设计与实现 信号源的设计是所有数字信号处理设计的根本， 由于是滤波器的设计，所以信号源必须是多通道，至 少双通道信号源，本次设计就采用双通道信号源。其 中通道 1 可以产生：正弦波，方波，三角波，均匀白 噪声以及脉冲函数，通道 2 则在通道 1 的基础上增加 冲击函数以供使用。 通过条件循环，可以将信号发生器组合到一起， 然后通过加法器，产生偏置，通过加法器将双通道的 信号合成。其中运用到一个选择器，来选择最后输出 的是信号发生器 1 产生的波形信号，还是双通道产生 的合成信号。如图 1