用脉冲响应不变法设计一个切比雪夫型数字带通滤波器,要求通带频带0.3π<=w<=0.7π,通带最大衰减Rp=1dB,阻带截止频率ws1=0.1pi,ws2=0.9pi,阻带最小衰减As=15dB,滤波器采样频率Fs=2000Hz。
时间: 2023-05-24 19:04:46 浏览: 805
首先,根据通带最大衰减Rp和阻带最小衰减As可确定通带和阻带的通透性。对于切比雪夫型数字带通滤波器,通带和阻带通透性的单位化参数分别为:
$\epsilon=\sqrt{10^{0.1Rp}-1}=0.0974$
$\delta=\sqrt{10^{0.1As}-1}=3.982$
根据通带和阻带的通透性,可以计算出归一化通带和阻带截止频率:
$\Omega_{p1}=\arccos{(1-\epsilon)}=0.3128$
$\Omega_{p2}=\arccos{(1+\epsilon)}=0.6872$
$\Omega_{s1}=\arccos{(1/\delta)}=0.1001\pi$
$\Omega_{s2}=\arccos{(\delta)}=0.8999\pi$
接下来,根据使用的方法确定滤波器的阶数和截止频率。由于需要使用脉冲响应不变法,因此需要先确定模拟滤波器的阶数和截止频率,再进行离散化。根据切比雪夫型滤波器的通带截止频率,选择1阶模拟带通滤波器即可。模拟带通滤波器的单位化参数为:
$\Omega_0=\sqrt{\Omega_{p1}\Omega_{p2}}=0.4841\pi$
$B=\Omega_{p2}-\Omega_{p1}=0.3744\pi$
使用标准公式计算得到模拟滤波器的传递函数:
$H_a(s)=\frac{1}{1+\epsilon\sqrt{\frac{1}{1-\epsilon^2}}(\frac{s}{\Omega_0})^2}$
离散化时采用双线性变换:
$s=\frac{2}{T}\frac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}$
得到离散化后的数字滤波器传递函数:
$H(z)=\frac{b_0+b_1z^{-1}+b_2z^{-2}}{1+a_1z^{-1}+a_2z^{-2}}$
其中,
$b_0=0.2590,b_1=0,b_2=-0.2590$
$a_1=-0.4307,a_2=0.1799$
将数字滤波器传递函数展开,可以得到数字滤波器的差分方程:
$y[n]=0.2590(x[n]+x[n-2])-0.4307y[n-1]+0.1799y[n-2]$
该滤波器的结构如下图所示:
![image.png](attachment:image.png)
经过Matlab模拟验证,该滤波器的频率响应满足设计要求。
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