c++实现巴特沃斯带通滤波器

时间: 2023-05-30 16:07:23 浏览: 420
巴特沃斯带通滤波器是一种常用的滤波器,可以在一定频率范围内滤除不需要的信号,而保留需要的信号。以下是一个用C语言实现的巴特沃斯带通滤波器的示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define PI 3.14159265358979323846 // 计算阻带衰减系数A double calc_A(int n, double epsilon) { double a = log10(pow(10.0, epsilon) - 1.0); double b = log10(pow(10.0, epsilon) + 1.0); return n * (a + b) / 2.0; } // 计算极点的实部和虚部 void calc_pole(int n, int k, double epsilon, double* re, double* im) { double A = calc_A(n, epsilon); double theta = PI * (2 * k + 1) / (2 * n); *re = -sin(theta) * sinh(A); *im = cos(theta) * cosh(A); } // 计算零点的实部和虚部 void calc_zero(int n, int k, double* re, double* im) { double theta = PI * (2 * k + 1) / (2 * n); *re = -sin(theta); *im = cos(theta); } // 计算巴特沃斯带通滤波器的系数 void calc_coeffs(int n, double epsilon, double f0, double Q, double* b, double* a) { double re_pole, im_pole, re_zero, im_zero; double K = 1.0; int i; for (i = 0; i < n / 2; i++) { calc_pole(n, i, epsilon, &re_pole, &im_pole); calc_zero(n, i, &re_zero, &im_zero); double den = 1.0 / (1.0 + Q * re_pole + pow(re_pole, 2.0) + pow(im_pole, 2.0)); double num_b = K * (Q * re_zero + im_zero); double num_a = K * (Q * re_pole + im_pole); b[i * 2] = num_b * den; b[i * 2 + 1] = -2.0 * num_b * den; b[i * 2 + 2] = num_b * den; a[i * 2] = 1.0 * den; a[i * 2 + 1] = 2.0 * (pow(re_pole, 2.0) - Q * re_pole + pow(im_pole, 2.0)) * den; a[i * 2 + 2] = -(1.0 - Q * re_pole + pow(re_pole, 2.0) + pow(im_pole, 2.0)) * den; } if (n % 2 == 1) { calc_pole(n, n / 2, epsilon, &re_pole, &im_pole); calc_zero(n, n / 2, &re_zero, &im_zero); double den = 1.0 / (1.0 + Q * re_pole + pow(re_pole, 2.0) + pow(im_pole, 2.0)); double num_b = K * (Q * re_zero + im_zero); double num_a = K * (Q * re_pole + im_pole); b[n - 1] = num_b * den; a[n - 2] = 2.0 * (pow(re_pole, 2.0) - Q * re_pole + pow(im_pole, 2.0)) * den; a[n - 1] = -(1.0 - Q * re_pole + pow(re_pole, 2.0) + pow(im_pole, 2.0)) * den; } double W0 = 2.0 * PI * f0; double BW = W0 / Q; double gain = pow(W0, n) / (pow(W0, n) + pow(BW, n)); for (i = 0; i < n; i++) { b[i] *= gain; } } // 应用滤波器 void apply_filter(double* x, int n, double* b, int nb, double* a, int na, double* y) { int i, j; for (i = 0; i < n; i++) { y[i] = 0.0; for (j = 0; j < nb; j++) { if (i - j >= 0) { y[i] += b[j] * x[i - j]; } } for (j = 1; j < na; j++) { if (i - j >= 0) { y[i] -= a[j] * y[i - j]; } } } } int main() { int n = 4; // 阶数 double epsilon = 0.2; // 阻带衰减量 double f0 = 1000.0; // 中心频率 double Q = 1.0 / sqrt(2.0); // 带宽因子 double b[n + 1], a[n]; calc_coeffs(n, epsilon, f0, Q, b, a); int i; printf("b = ["); for (i = 0; i <= n; i++) { printf("%.15g, ", b[i]); } printf("]\n"); printf("a = ["); for (i = 0; i < n; i++) { printf("%.15g, ", a[i]); } printf("]\n"); int len = 1000; double x[len], y[len]; // 生成测试信号,包含100Hz和1000Hz两个频率分量 for (i = 0; i < len; i++) { x[i] = sin(2.0 * PI * 100.0 * i / len) + sin(2.0 * PI * 1000.0 * i / len); } apply_filter(x, len, b, n + 1, a, n, y); // 输出滤波后的信号 for (i = 0; i < len; i++) { printf("%g\n", y[i]); } return 0; } ```

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ButterWorth巴特沃斯滤波64B位 C++库,支持高通、低通、带通、带阻滤波。需要32位库请私信。 提供C#调用方法: public static class ButterFilter { [DllImport("V_Filter.dll", CharSet = CharSet.Ansi, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)] public extern static void DeleteFilter(IntPtr filter); [DllImport("V_Filter.dll", CharSet = CharSet.Ansi, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)] public extern static double FilterProcess(IntPtr filter, double data); [DllImport("V_Filter.dll", CharSet = CharSet.Ansi, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)] public extern static IntPtr CreateHighPass(double sampleRate, double order, double cutoffFrequency); [DllImport("V_Filter.dll", CharSet = CharSet.Ansi, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)] public extern static IntPtr CreateLowPass(double sampleRate, double order, double cutoffFrequency); [DllImport("V_Filter.dll", CharSet = CharSet.Ansi, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)] public extern static IntPtr CreateBandPass(double sampleRate, double order, double centerFrequency, double bandWidth); [DllImport("V_Filter.dll", CharSet = CharSet.Ansi, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)] public extern static IntPtr CreateBandStop(double sampleRate, double order, double centerFrequency, double bandWidth); } 初始化滤波器: lowpassFilter= ButterFilter.CreateLowPass(sampleRate, order, endFreq); highpassFilter= ButterFilter.CreateHighPass(sampleRate, order, endFreq); bandstopFilter= ButterFilter.CreateBandStop(sampleRate, order,beginFreq, endFreq - beginFreq); bandPassFilter= ButterFilter.CreateBandPass(sampleRate, order,beginFreq, endFreq - beginFreq); 数据滤波: value = ButterFilter.FilterProcess(highpassFilter, value);
nexe
float DigFil(invar, setic) float invar; int setic; /******************************************************************************/ /* Filter Solutions Version 2009 Nuhertz Technologies, L.L.C. */ /* www.nuhertz.com */ /* +1 602-279-2448 */ /* 3rd Order Band Pass Butterworth */ /* Bilinear Transformation with Prewarping */ /* Sample Frequency = 5.000 KHz */ /* Standard Form */ /* Arithmetic Precision = 4 Digits */ /* */ /* Center Frequency = 300.0 Rad/Sec */ /* Pass Band Width = 20.00 Rad/Sec */ /* */ /******************************************************************************/ /* */ /* Input Variable Definitions: */ /* Inputs: */ /* invar float The input to the filter */ /* setic int 1 to initialize the filter to zero */ /* */ /* Option Selections: */ /* Standard C; Initializable; Internal States; Not Optimized; */ /* */ /* There is no requirement to ever initialize the filter. */ /* The default initialization is zero when the filter is first called */ /* */ /******************************************************************************/ /* */ /* This software is automatically generated by Filter Solutions */ /* no restrictions from Nuhertz Technologies, L.L.C. regarding the use and */ /* distributions of this software. */ /* */ /******************************************************************************/ { float sumnum=0.0, sumden=0.0; int i=0; static float states[6] = {0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0}; static float znum[7] = { -7.968e-09, 0.0, 2.39e-08, 0.0, -2.39e-08, 0.0, 7.968e-09 }; static float zden[6] = { .992, -5.949, 14.88, -19.86, 14.92, -5.981 }; if (setic==1){ for (i=0;i<6;i++) states[i] = [i] = [i]*invar; return 0.0; } else{ sumnum = sumden = 0.0; for (i=0;i<6;i++){ sumden += states[i]*zden[i]; sumnum += states[i]*znum[i]; if (i<5) states[i] = states[i+1]; } states[5] = invar-sumden; sumnum += states[5]*znum[6]; return sumnum; } }

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