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  • 巴特沃斯低通滤波器

    2018-12-02 22:46:00
    巴特沃斯低通滤波器,用巴特沃斯低通滤波器进行滤波后,结果和理想低通滤波器不同,模糊的平滑过渡是截止频率增大的函数。此外,使用这种BLPF处理过的任何图像中都没有出现“振铃”现象,这要归因于这种滤波器在低频...
  • 《基于MATLAB设计巴特沃斯低通滤波器》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于MATLAB设计巴特沃斯低通滤波器(6页珍藏版)》请在人人文库网上搜索。1、基于MATLAB设计巴特沃斯低通滤波器摘 要: 首先分析了巴特沃斯低...

    《基于MATLAB设计巴特沃斯低通滤波器》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于MATLAB设计巴特沃斯低通滤波器(6页珍藏版)》请在人人文库网上搜索。

    1、基于MATLAB设计巴特沃斯低通滤波器摘 要: 首先分析了巴特沃斯低通滤波器的特性。然后用MATLAB的信号处理工具箱提供的函数设计了巴特沃斯低通滤波器,使得巴特沃斯滤波器的设计变得更加简单、快捷、直观。巴特沃斯(Butterworth)滤波器是一种具有最大平坦幅度响应的低通滤波器,它在通信领域里已有广应用,在电测中也具有广泛的用途,可以作检测信号的滤波器。MATLAB语言是一种面向科学与工程计算的语言。它编程效率高,测试程序手段丰富,扩展能力强,内涵丰富。它的信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox)提供了设计巴特沃斯滤波器的函数,本文充分利用这些函数,进行了巴特沃。

    2、斯滤波器的程序设计,并将其作为函数文件保存,可方便地进行调用。1. 巴特沃斯低通滤波器的特性巴特沃斯低通滤波器的平方幅度响应为:其中,n为滤波器的阶数,c为低通滤波器的截止频率。该滤波器具有一些特殊的性质: 对所有的n,都有当 =0时,|H(j0)|2 =1; 对所有的n,都有当=c时,|H(jc)|2 =0.5 ,即在c处有3dB的衰减;|H(j)|2 是的单调递减函数,即不会出现幅度响应的起伏; 当n+时,巴特沃斯滤波器趋向于理想的低通滤波器; 在=0处平方幅度响应的各级导数均存在且等于0,因此|H(j)|2 在该点上取得最大值,且具有最大平坦特性。图l展示了2阶、4阶、8阶巴特沃斯低通滤。

    3、波器的幅频特性。可见阶数n越高,其幅频特性越好,低频检测信号保真度越高。巴特沃斯与贝塞尔(Besse1)、切比雪夫(Cheby.shev)滤波器的特性差异如图2所示。从图2可以看出,巴特沃斯滤波器在线性相位、衰减斜率和加载特性三个方面具有特性均衡的优点,因此在实际使用中,巴特沃斯滤波器已被列为首选。2 .巴特沃斯低通滤波器的MATLAB实现MATLAB的信号处理工具箱提供了有关巴特沃斯滤波器的函数buttap、buttord、butter。21 用buttap函数设计归一化的巴特沃斯低通滤波器系数z,P,k=bttap(n)可设计出n阶巴特沃斯低通滤波器原型,其传递函数为:因此实际上Z为空阵。。

    4、上述零极点形式可以化为:其中,巴特沃斯滤波器的归一化结果,如表1所示。22 设计巴特沃斯滤波器的程序实现buttord函数可在给定滤波器性能的情况下,选择巴特沃斯滤波器的阶数n和截止频率c, 从而可利用butter函数设计巴特沃斯滤波器的传递函数。n,c=buttord(p,s,Rp,Rs,s)可得到满足性能的模拟巴特沃斯滤波器的最小阶数n及截止频率c, 其中p为通带的拐角频率,s为阻带的拐角频率,p和s的单位均为rad/s;Rs为通带区的最大波动系数,Rp为Rs阻带区的最小衰减系数,Rp和Rs的单位都为dB。b,a=butter(n,c ,s )可设计截止频率为c的n阶低通模拟巴特沃斯滤波器。

    5、为:利用buttord函数、buuer函数编制设计巴特沃斯低通滤波器的MATLAB函数文件butterdesignm,其清单如下:FunctionNbutt,Wcbutt,bbutt,abutt=butterdesign(Wp,Rp,Ws,As)Nbutt,Wcbutt=buttord(Wp,Ws,Rp,As,S);bbutt,abutt=butter(Nbutt,Wcbutt,S);hbutt,Wbutt=freqs(bbutt,abutt);subplot(2,1,1);plot(WbuR,abs(hbutt);subplot(2,1,2);plot(Wbutt,angle(hbutt);。

    6、为了使程序更通用,采用以下命令从键盘上输入巴特沃斯滤波器的性能指标。 Wp=input(Please input passband comer frequencyin rads Wp=) Rp=input(Please input passband ripple in dB Rp= )Ws=input(Please input stopband comer frequency in rads Ws=)As=input(Please input stopband attenuation in dB As=)调用butterdesign函数就可设计出满足性能指标的巴特沃斯滤波器,其主程序文件名为b。

    7、uttermainm。下面举例说明巴特沃斯滤波器的计算机辅助设计过程。设计一模拟巴特沃斯低通滤波器,其通带的拐角频率p为02,通带区的最大波动系数Rp为7dB,阻带的拐角频率s为03,阻带区的最小衰减系数Rs为16dB。在MATLAB命令窗口中输入buttermain,根据屏幕上的提示分别输入02*pi,7,03*pi,16,就可得到满足性能指标的巴特沃斯低通滤波器的最小阶数n=3,截止频率c=05122rads,其传递函数为:同时得到图3所示的巴特沃斯低通滤波器曲线。3. 结束语利用本文的butterdesign函数就可以轻而易举地设计出满足性能指标要求的巴特沃斯滤波器的最小阶数n及截止频率c ,并绘制出巴特沃斯滤波器的频率特性曲线,使得巴特沃斯滤波器的设计变得更加简单、快捷、直观。参 考 文 献1 张殿龙,王福文巴特沃斯低通滤波器在电动机测试中的应用J电测与仪表,2001.2 王永初Buttworth滤波器在过程控制中的应用J工业仪表与自动化装置,1994,63 陈思巴特沃斯低通滤波器的简化快速设计J信阳师范学院学报(自然科学版),1997.4 楼顺天,李博菡基于MATLAB的系统分析与设计 信号处理M.西安电子科技大学出版社,1998。

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  • 巴特沃斯低通滤波器设计
  • 222 2 2 2 基于 MATLAB 设计巴特沃斯低通滤波器 摘 要 首先分析了巴特沃斯低通滤波器的特性然后用MATLAB的信号处理工具箱提供的 函 数设计了巴特沃斯低通滤波器使得巴特沃斯滤波器的设计变得更加简单快捷直观 ...
  • 基于matlab 的巴特沃斯低通滤波器的实现 一 课程设计的目的 运用MATLAB实现巴特沃斯低通滤波器的设计以及相应结果的显示另外还对多种低通滤波窗口进行了比较 二课程设计的基本要求 1熟悉和掌握MATLAB 的基本应用技巧...
  • 基于matlab 的巴特沃斯低通滤波器的实现 一 课程设计的目的 运用MATLAB实现巴特沃斯低通滤波器的设计以及相应结果的显示另外还对多种低通滤波窗口进行了比较 二课程设计的基本要求 1熟悉和掌握MATLAB 的基本应用技巧...
  • 巴特沃斯低通滤波器的c语言实现

    热门讨论 2014-11-02 10:23:15
    用c 语言实现的巴特沃斯低通滤波器,输出结果与matlab仿真设计结果一直
  • 用c实现巴特沃斯低通滤波器,代码通俗易懂,易于上手。
  • 低通滤波器  1.理想的低通滤波器  其中,D0表示通带的半径。D(u,v)的计算方式也就是两点间的距离,很简单就能得到。  使用低通滤波器所得到的结果如下所示。低通滤波器滤除了高频成分,...

    低通滤波器


            1.理想的低通滤波器


           其中,D0表示通带的半径。D(u,v)的计算方式也就是两点间的距离,很简单就能得到。

           使用低通滤波器所得到的结果如下所示。低通滤波器滤除了高频成分,所以使得图像模糊。由于理想低通滤波器的过度特性过于急峻,所以会产生了振铃现象。


            2.巴特沃斯低通滤波器

           同样的,D0表示通带的半径,n表示的是巴特沃斯滤波器的次数。随着次数的增加,振铃现象会越来越明显。

       



           3.高斯低通滤波器


           D0表示通带的半径。高斯滤波器的过度特性非常平坦,因此是不会产生振铃现象的。

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  • 关于一阶和二阶巴特沃斯低通滤波器的设计,c语言编写,简单容易理解。
  • 分类号 编号 烟 台 大 学 毕 业 论 文 基于MATLAB设计巴特沃斯低通滤波器 The Design of Butterworth Low-passing Filter Based on MATLAB 申请学位 院 系 专 业 姓 名 学 号 指导老师 2011年 05 月 26日 烟台大学 ...
  • 巴特沃斯低通滤波器设计分析计算机科学与技术学院数字信号处理课程作业学 号:专 业学生姓名:教师:教授2015年月图1巴特沃斯低通滤波器幅频特性从表1可以看出,巴特沃斯滤波器在带通和过渡区域的线性相位、衰减斜率...

    巴特沃斯低通滤波器设计分析

    计算机科学与技术学院

    数字信号处理课程作业

    学 号:专 业学生姓名:教师:教授2015年月

    图1巴特沃斯低通滤波器幅频特性

    从表1可以看出,巴特沃斯滤波器在带通和过渡区域的线性相位、衰减斜率、加载特性以及跳跃反应方面具有特性均衡的优点。因此在实际使用中,巴特沃斯滤波器已被列为首选。

    表1 巴特沃斯与贝塞尔、切比雪夫滤波器的特性差异比较

    滤波器类型带通过渡区域阶跃响应巴特沃斯滤波器带通中最大的平坦幅度比贝塞尔滤波器陡峭,但不如切比雪夫滤波器性能好有一些过冲和振铃,但低于切比雪夫滤波器切比雪夫滤波器带通中的纹波比巴特沃斯滤波器和贝塞尔滤波器陡峭过冲和振铃合理贝塞尔滤波器带通中的平坦幅度响应比巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器慢与巴特沃斯和切比雪夫滤波器相比,过冲和振铃非常小

    3.3 巴特沃斯低通滤波器的设计原理

    巴特沃斯低通滤波器的幅度平方函数,用下式表示:

    N为滤波器的阶数。当Ω=0时,=1;Ω=时,=1/2,是3dB截止频率。Ω=时,Ω逐渐增大,幅度下降非常迅速。Ω和N同幅度特性关系图如图1所示。N决定了幅度下降速度,N越大,通带就越平坦,过渡带也随之变窄,阻带幅度同过渡带下降的速度越迅速,总体频响特性同理想低通滤波器的实际误差越小。

    用S代替,把幅度平方函数变成S的函数:

    ,此公式说明了幅度平方函数有2N个极点,极点可以用下面的公式来表达:

    2n个极点等间隔分布在半径为的圆上,间隔是rad。如图2所示。

    图2 三阶巴特沃斯滤波器极点分布

    为形成稳定的滤波器,2N个极点只取S平面左半面的N个极点构成,而右半平面的N个极点构成。的表达式为

    例如N=3,通过下式可以计算出6个极点:

    ,,,,,

    当n=3时,6个极点中位于左半平面的三个分别是:

    ,,

    取S平面左半面平面的极点,,组成:

    将对3dB截止频率归一化,归一化后的表示为:

    令,p称为归一化拉式复变量。,λ称为归一化频率。

    经过归一化后巴特沃斯滤波器的传输函数为:

    式中,为归一化极点,为位于左半平面的极点用下式表示:

    把极点表达式代入归一化后的巴特沃斯滤波器的传输函数,得到的的分母是p的n阶多项式,用下式表示:

    下面来确定n,由技术指标,,和确定。在定义 ,中,将和分别代入幅度平方函数,得到和,再将和代入中,整理得:

    联立这两个式子可得:

    令,,则n的表达式为:,取大于等于N的最小整数。

    经过总结,巴特沃斯低通滤波器的设计步骤大致为:

    通过,,和的值,用公式算出滤波器的阶数n。

    根据,,求出归一化极点,将代入中,得出归一化传输函数。

    将去归一化。将代入中,从而得到实际的滤波器传输函数。

    4. MATLAB仿真及分析

    4.1 MATLAB简介

    MATLAB语言是一种面向科学与工程计算的预言,它编程效率高,测试程序手段丰富,扩展能力强,内涵丰富。它的信号处理工具箱提供了设计巴特沃斯滤波器的函数。本文充分利用这些函数,进行了巴特沃斯滤波器的程序设计,并将其作为函数文件保存,可方便地进行调用。

    4.2 MATLAB仿真及分析

    用函数设计归一化的巴特沃斯低通滤波器。函数可在给定滤波器性能的情况下,选巴特沃斯滤波器的阶数n和截止频率,从而可用函数设计巴特沃斯滤波器的传递函数。

    可得到足性能的模拟巴特沃斯滤波器的最小阶数n及截止频率,其中为通带的拐角频率,为阻带的拐角频率,和的单位均为;为通带区的最大波动系数,和阻带区的最小衰减系数,和的单位都为dB。可设计截止频率为的n阶低通模拟巴特沃斯滤波器,其传递函数为:。

    令=1,得到巴特沃斯滤波器归一化结果,如表2所示。

    表2 n=1~8阶的巴特沃斯滤波器系数

    滤波器的性能指标如下:通带截止频率=2400HZ,通常最大衰减=3dB,阻带截止频率=5000HZ,阻带最小衰减=25dB。

    MATLAB程序如下:

    %采样率

    >> f_N=16000;

    %设计要求指标

    >> f_p=2400;

    >> f_s=5000;

    >> R_p=3;

    >> R_s=25;

    %计算归一化角频率

    >> Ws=f_s/(f_N/2);

    >> Wp=f_p/(f_N/2);

    %计算阶数和截止频率

    >> [n,Wn]=buttord(Wp,Ws,R_p,R_s);

    %计算H(Z)

    >> [b,a]=butter(n,Wn);

    %作出H(Z)的幅频相频图,freqz(b,a,计算点数,采样率)

    >> freqz(b,a,1000,8000)

    >> subplot(2,1,1);

    >> axis([0 4000 -30 3])

    利用MATLAB工具箱里的函数,仿真设计巴特沃斯低通滤波器的仿真结果如图3所示。

    图3 假定的输入

    展开全文
  • 摘要:设计了一个巴特沃斯低通滤波器,并用电路仿真软件对其进行了仿真,幅频特性和相频特性较好,通带内 频率特性平坦,且不存在波浪起伏现象,阻带内的曲线缓缓变化到零,所得指标能满足要求,能达到较好的滤波 ...
  • MATLAB GUI界面 文档 双边+小波收缩 中值滤波+巴特沃斯低通滤波器
  • 摘 要: 首先分析了巴特沃斯低通滤波器的特性, 然后用MATLAB 的信号处理工具箱提供的函 数设计了巴特沃斯低通滤波器, 使得巴特沃斯滤波器的设计变得更加简单、快捷、直观。 关键词: 巴特沃斯低通滤波器; MATLAB ; ...
  • 比较好用的MATLAB编程,巴特沃斯低通滤波器图像增强
  • 使用matlab设计IIR巴特沃斯低通滤波器

    万次阅读 多人点赞 2018-05-31 23:32:48
    1. 设计IIR巴特沃斯低通滤波器 2. 将滤波器用于加噪声信号的处理 3. 改变参数指标比较不同 4. 实验结果与分析 (1)滤波器频率特性如图 输入信号特性如图: 经过滤波器之后信号特性如图: ...

    目的和要求

    1. 设计IIR巴特沃斯低通滤波器
    2. 将滤波器用于加噪声信号的处理
    3. 改变参数指标比较不同

    实验结果与分析
    (1)滤波器频率特性如图

    输入信号特性如图:

    经过滤波器之后信号特性如图:

    (2)改变指标后
    Wp=0.3pi, Ws=0.6pi, Rp=0.5, As=40

    可以看到过渡带向右移动了一点,并且衰减的过渡变长了,然后通带内频衰减变少了,阻带衰减变大了。这是由于Wp和Ws分别决定了过渡带的起讫位置,而Rp决定了通带内允许的最大衰减,As则决定了阻带允许的最小衰减。 程序代码:
    %课本P395
    %1、由模拟滤波器指标(Omegap、Omegas、Rp、As)计算巴特沃斯滤波器指标(阶数 N 和 3dB 截止频率Omegac)
    %buttord可用于计算低通、高通、带通、带阻巴特沃斯滤波器指标
    %Rp,As分别为通带最大衰减和组带最小衰减(dB),'s'表示模拟滤波器
    %根据指标,求得符合指标的、滤波器应有的阶数和截止频率
    clc;
    Td=1;Fs=1/Td;
    Wp=0.2*pi;Ws=0.3*pi;
    Rp=1;
    As=15;
    Omegap=2/Td*tan(Wp/2);
    Omegas=2/Td*tan(Ws/2);
    [N,Omegac]=buttord(Omegap,Omegas,Rp,As,'s');
    %2、计算连续系统系数a,b0
    %归一化(模板巴特沃斯的截止频率Omegac=1)的模拟滤波器,零点、极点、增益
    %级联式,z0,p0,k0分别为零点、极点、增益
    %去归一化(求出真正滤波器的Omegac),得到级联式
    %级联式转换为一般式(由根求系数):为由一般式为跳板,计算并联式
    [z0,p0,k0]=buttap(N);
    [Bap,Aap]=zp2tf(z0,p0,k0); 
    [b,a]=lp2lp(Bap,Aap,Omegac);
    [bz,az]=bilinear(b,a,Fs); 
    [H,W]=freqs(bz,az);
    figure;
    plot(W/pi,20*log10(abs(H))); 
    title('巴特沃斯滤波器')
    xlabel('频率');
    ylabel('增益(dB)');
    
    f1=10;%第一个点频信号分量频率
    f2=30;%第二个点频信号分量频率
    f3=45;%第三个点频信号分量频率
    fs=100;%采样率
    T=2;%间隔长度
    n=round(T*fs);%采样点个数
    t=linspace(0,T,n);
    y=cos(2*pi*f1*t)+cos(2*pi*f2*t)+cos(2*pi*f3*t)+randn(size(t));
    figure;
    subplot(2,1,1);
    plot(t,y);
    title('输入信号时域图像');
    xlabel('t/s');
    ylabel('V');
    fft_y=fftshift(fft(y));
    f=linspace(-fs/2,fs/2,n);
    subplot(2,1,2);
    plot(f,abs(fft_y));
    title('输入信号频域图像');
    xlabel('f/Hz');
    ylabel('V');
    axis([ 0 50 0 100]);
    
    figure;
    final=filter(bz, az, y); 
    subplot(2,1,1);
    plot(t,final);  
    title( '滤波后信号波形时域波形' );
    xlabel('t/s');
    ylabel('V');
    
    finall=fftshift(fft(final));
    subplot(2,1,2);
    plot(f,abs(finall));
    title( '滤波后信号频域波形' );
    axis([ 0 50 0 100]);
    
    

    注:课本指程佩青,数字信号处理教程,清华大学出版社。

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  • 建立了巴特沃斯低通滤波器的设计模型, 进行了滤波器的设计, 并针对具体实例进行分析。
  • 巴特沃斯低通滤波器MFC程序

    热门讨论 2009-12-09 09:17:08
    实现巴特沃斯低通滤波器的小程序,大家看看有用不》
  • 用matlab做巴特沃斯低通滤波器

    千次阅读 多人点赞 2020-07-11 23:00:39
    用matlab做巴特沃斯低通滤波器的干货 基本数据 fs=100 N=1024 n=-N/2:N/2-1 f=n*fs/N也可以表示为f=linspace(-fs/2,fs/2,N); t=n/fs 第一步:做出原信号的频谱函数 注意:用fft函数作频谱分析,得到的是0~fs内的频谱...
  • 本资源为一个matlab源代码和一个纯净的音乐信号,通过对音乐信号加高频余弦噪声,得到掺杂高频余弦噪声的音乐信号;后通过设计巴特沃斯低通滤波器以及频域分析,实现高频噪声的去除,重新得到纯净的音乐信号。
  • https://wenku.baidu.com/view/a3f8e8c6302b3169a45177232f60ddccda38e699.htmlhttps://wenku.baidu.com/view/f0ebde78d1d233d4b14e852458fb770bf68a3b3e.html1、二阶...输入阻抗很高,输出阻抗很滤波器相当于...
  • 1.低通滤波器 低通滤波是将频域图像中的高频部分滤除而通过低频部分。图像的边缘和噪声对应于频域图像中的高频部分,而低通滤波的作用即是减弱这部分的能量,从而达到图像平滑去噪的目的。 2.理想低通滤波器 最简单...
  • 巴特沃斯低通滤波器的简化快速设计 里面有计算过程,还有设计实例
  • 本资源内包含一个matlab源代码和一个纯净的音乐信号,通过对音乐信号加高频余弦噪声,得到掺杂高频余弦噪声的音乐信号;后通过设计巴特沃斯低通滤波器以及频域分析,实现高频噪声的去除,重新得到纯净的音乐信号。

空空如也

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巴特沃斯低通滤波器