4阶巴特沃斯滤波器C语言代码

时间: 2023-08-01 17:14:13 浏览: 177
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巴特沃斯滤波的C语言实现

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以下是一个4阶巴特沃斯滤波器的C语言代码实现,其中假设采样率为Fs,截止频率为Fc,通带最大衰减为Ap,阻带最小衰减为As: ```c #include <stdio.h> #include <math.h> // 差分方程系数 #define A1 1.4142135623730951 #define A2 1.0 #define A3 0.0 // 计算巴特沃斯滤波器系数 void butterworth(int N, double Ap, double As, double Fc, double Fs, double *a, double *b) { double Wp = 2 * M_PI * Fc / Fs; double Ws = 2 * M_PI * (Fc + (Fs - Fc) / 2) / Fs; // 阻带截止频率 double Ep = sqrt(pow(10, Ap / 10) - 1); double Es = sqrt(pow(10, As / 10) - 1); double K = Wp / Ws; double K1 = Ep / Es; double K2 = pow(K1, 1.0 / N); double K3 = (1 - K2) / (1 + K2); double K4 = cos(Wp); double K5 = 1 / sqrt(1 + pow(Ep, 2)); double K6 = K5 * pow(K3, N / 2) * K4; double K7 = pow(K3, N); double K8 = sqrt(1 - pow(K6, 2)) / K7; double K9 = (1 - K7) * K8; double K10 = 2 * K6; double K11 = pow(K5, 2) * pow(K3, N - 1); double K12 = sqrt(1 - pow(K11, 2)); double K13 = pow(K3, N / 2) * sin(Wp); double K14 = K12 / K13; double K15 = pow(K14, 2) - pow(K10, 2); double K16 = 2 * pow(K10, 2) - pow(K14, 2); double K17 = pow(K14, 2) + pow(K10, 2); double K18 = K16 / K17; double K19 = K15 / K17; double K20 = K10 / K17; double K21 = 2 * K6 * K18; double K22 = pow(K6, 2) - pow(K19, 2) - pow(K20, 2); double K23 = 2 * K6 * K19; double K24 = pow(K6, 2) - pow(K21, 2) - pow(K20, 2); double K25 = 2 * K6 * K20; double K26 = pow(K6, 2) - pow(K21, 2) - pow(K19, 2); double K27 = pow(K6, 2) - pow(K21, 2) - pow(K19, 2) - pow(K20, 2); a[0] = 1; a[1] = K21; a[2] = K22; a[3] = K23; a[4] = K24; a[5] = K25; a[6] = K26; a[7] = K27; b[0] = K5; b[1] = K6 / K7; b[2] = K11; b[3] = K6 / K7; b[4] = K5; } // 差分方程计算滤波器输出 double filter(double x, double *a, double *b, double *z, int N) { double y = b[0] * x + z[0]; for (int i = 1; i <= N; i++) { z[i - 1] = b[i] * x - a[i] * y + z[i]; } return y; } int main(void) { double Fs = 1000; // 采样率 double Fc = 100; // 截止频率 double Ap = 0.5; // 通带最大衰减 double As = 40; // 阻带最小衰减 int N = 4; // 阶数 double a[N + 1], b[N + 1], z[N]; // 系数和状态变量 butterworth(N, Ap, As, Fc, Fs, a, b); // 计算系数 // 输入信号 double x[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}; int len = sizeof(x) / sizeof(double); // 滤波器输出 double y[len]; for (int i = 0; i < len; i++) { y[i] = filter(x[i], a, b, z, N); } // 输出结果 for (int i = 0; i < len; i++) { printf("%f\n", y[i]); } return 0; } ``` 该代码实现了一个4阶巴特沃斯滤波器,输入信号为长度为10的实数序列,输出为长度为10的实数序列。在实现中使用了butterworth函数计算巴特沃斯滤波器系数,filter函数使用差分方程计算滤波器输出。
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