设计一个数字低通滤波器,要求f≤5hz,rp≤1db,f>10hz,as≥40db,fs=200hz模拟滤波器采用切比雪夫1型滤波器,给出其hs表达式
时间: 2024-01-07 21:03:49 浏览: 77
基于MATLAB的切比雪夫I型模拟低通滤波器设计.doc
根据题意,我们需要设计一个数字低通滤波器,其截止频率为f≤5Hz,通带最大衰减为rp≤1dB,阻带最小衰减为as≥40dB,采样频率为fs=200Hz,选择切比雪夫1型滤波器。
首先,我们需要确定滤波器的阶数。根据切比雪夫1型滤波器的设计公式,阶数为:
n = ceil(log10((10^(as/10)-1)/(10^(rp/10)-1))/(2*log10(f/f_s)))
其中,ceil为向上取整函数,f_s为采样频率。代入题目所给条件,得到:
n = ceil(log10((10^(40/10)-1)/(10^(1/10)-1))/(2*log10(5/200))) ≈ 4
因此,我们需要设计一个4阶切比雪夫1型低通滤波器。
其传递函数的一般形式为:
H(s) = 1 / (1 + ε^2 * C_n(s)^2)
其中,ε为通带最大衰减对应的幅度比,C_n(s)为n阶归一化的切比雪夫多项式。
通过归一化,我们可以得到4阶切比雪夫多项式:
C_4(s) = s^4 + 1.8498s^3 + 1.3147s^2 + 0.4726s + 0.0675
将其代入传递函数,得到:
H(s) = 1 / (1 + 2.5841s^2 + 3.4142s^4 + 1.9179s^6 + 0.4376s^8)
接下来,我们需要将传递函数进行双线性变换,将其转换为数字滤波器的传递函数。
设数字滤波器的传递函数为H(z),则双线性变换的公式为:
s = 2f_s(z-1) / (z+1)
代入传递函数,得到:
H(z) = 0.0556 + 0.2225z^-1 + 0.3338z^-2 + 0.2225z^-3 + 0.0556z^-4
因此,所设计的数字滤波器的传递函数为:
H(z) = (0.0556z^4 + 0.2225z^3 + 0.3338z^2 + 0.2225z + 0.0556) / z^4
其对应的差分方程为:
y(n) = 0.0556x(n) + 0.2225x(n-1) + 0.3338x(n-2) + 0.2225x(n-3) + 0.0556x(n-4)
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