基于LabVIEW的数字滤波器设计_论文

SS Y  j 垂    ? >  ≥   基于L b l a VE W的数字滤波器设计  ◆ 曹玉清 石 辉 裴文斌 闰琪琳  摘要 :虚拟仪 器引领 着当前测 量领域 的发展 方向 ,而L b I W ̄ 是一种基  aV E 4 于 图形 化 编程 的 开发 平 台 ,二 者 的 结合 具 有 强 大的 数 字信 号 处 理 能 力 ;这 就 为数  字信 号 处 理 尤 其 是 数 字 滤 波 器 的 设 计 提 供 了极 大 的便 捷 。 本 文基 于 此 ,提 出 了   基于L b IW 的数字滤波器的设计思想 ,并着重介绍所设计数字滤波 器的功能  aV E 及 其应 用。该设计 由信号导入 、滤波 处理和 滤波器特性模 块组成。滤波器参数  很容 易通过前 面板 来改变 ,滤波后 的波形可保存 成 图片 ,数据 可保存 成T 文  xT 件 。本 文 对设 计 的 数 字滤 波 器进 行 了仿 真 ,结 果说 明 该 滤 波 器设 计 良好 ,功 能强  大。基 于L b IW 的数字滤波器有效地克服 了传统设计 中的诸 多弊端 ,从 而为  aV E 数 字滤波器的设计提供 了一个可靠而有效的途径 。   关 键 词 :虚 拟 仪 器 ;数 字 滤 波 器 ;Lb Iw  av E 一 、 引言  ( I 滤波器和无 限冲激 响应 (I 滤波器。 FR) I R)   通 常设计FR I 滤波器有三种方法 :窗 函数法 、频率  采样法 和切 比雪夫等波纹逼近法f,本 文中采用 的是窗  3 ] 函数设计法 ,其特点是设计 和实现 比较灵活方便。它是  从 时域 出发 ,用一个窗 函数截取理想的 得到 ,以有 限  虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件 ,结合  高效灵活的软件完成各种测试 、测量和 自动化的应用 。   它是计算机技术和传统仪器技术相结合 的产物 ,具有高  效易用 、开放灵活、功能强大、性价比高和用户定义等诸  多优点 。虚拟仪器 的开发离不开仪器软件开发平台 ,而  长序列 近似理想的 。窗 函数的性质决定了滤波器 的品  质 ,在实际设计过程 中,是根据对滤波器过渡宽度和阻  L b 砸w 当前用于数据采集 、信号处理和虚拟仪器开发  aV 是 的一个标准工具 ,而且是一个基于图形化编程语言的虚拟  仪器软件开发工具雎 】 。设计者通过Lb IW可便捷地建立  aV E 带衰减等特性要求 ,选择合适 的窗函数类型和长度 ,以  得到比较满意的设计效果 。   I 滤 波器的特征之一是 可以直 接利用各种模拟滤  I R 波器 的设 计结果 ,当已知 模拟滤 波器的传递 函数时 ,   自己的虚拟仪器程序而无需复杂的程序代码编写。   数字滤波器是数字信号分析中重要的组成部分 ,相对  于传统的模拟滤波器,具有准确度和稳定性高 、系统容易  改变 ,灵活 l高的特点 ,且不存在阻抗匹配问题,可实现  生 通过适 当的变量 变换 ,即可直接求 得数字滤 波器 的传  递 函数 。典 型的滤波器 如 巴特沃 思 ( utr r )滤  B t wot e h 波器 、切 比雪夫 ( h b se C e y h v)滤 波器 、反切 比雪夫  ( h b se 滤波器和椭 圆 ( lpi ) 波器等 ,它  C eyh v) El t 滤 i c 多维滤波 ,还能完成一些模拟滤波器无法实现 的滤波任  ” , 因此数字滤波器在工程中得到了广泛的使用。   们都有 自己的归一化原型和成熟 的设计公式 ,因此很容  易实现到I 滤波器 的变化从而实现I 滤波器的设计 。 I R I R   本文采用模块化 的软件设计编程 ,系统总体设计包  括信号导人 、滤波处理 、频谱分析 、数据存储 和滤波器  特性等模块 ,最终实现数据导人 、处理 、显示 、记录等  L b I W提供 了友好 的人机界 面 ,使 得滤波器参  aV E 数 ( 比如滤波器的阶数 、截止频率等 )可以像控制实际  仪器那样 方便 调节 ;L b E a VI W可 以提供丰 富的滤 波器  集合 ;L b I W可以充分发挥P 机 的强大运算 能力 , aV E C   提高 系统 的运行 效率 ;同时 ,L b I W的多种滤波 器  aV E 功能。设计思路如下图1 所示 :   信号导入程序由使用系统 自带信号或通过外部导入  信号 ,图2 展示 了导人信号 的流程框 图。可 以将文件里  的数据以字符 串的格式读 出来 ,经适 当分割等处理后可  以在前 面板显示数据的波形 。   库函数 ,使得数字滤波器的设计更加便捷。因此 ,基于  L b IW思想设计 的数字滤波器有效地解决了传统滤波  aV E 器 中滤波系数难以调整 、与硬件接 口复杂 、开发周期长  等问题 ,从而为数字信号处理提供了有效便捷的途径。   二 、基 于 L b IW 的数字 滤波 器设计  a V  E 根据 冲激响应 ,可 以将 滤波器 分为有 限冲激 响应  滤波处理部分通过 “ 选择滤波方式”控件来选择滤  波器的类 型 ( I 或I FR I R),同时滤波器的截止频率 、滤  波阶数 等参数也可以通过相应控件来选择。信号导入程  信息系统工程 『 02 .   2 1. 2 90 4  1

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