基于网络环境数字滤波器的仿真平台设计毕业论文(设计).doc

本科毕业论文(设计) 题 目 基于网络环境的通信系统数字滤波器仿真平台 学生姓名 指导教师 学 院 专业班级 完成时间 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 加法、减法运算的电子部件，一般分为半加器和全加器两种。是一些电子运算核心的核心器件。加法器主要功能是计算地址，负责数据索引等相关工作。 （2）延时器：采用固态存器件RAM将输入信号储存一段时间，然后按照预定参数设置运行，延时器的容量与性能决定了信号延时的时间长短。 （3）乘法器：一种将两个不相关的信号进行相乘运算的电子器件，广泛用于通信电子系统中，常用乘法器有数字乘法器与模拟乘法器之分。 数字滤波器的分类方法不尽相同，总而言之一般分为两大类：经典滤波器和现代滤波器。此外还有几种分类方式，每种方式侧重点都不尽相同，例如，滤波器按照功能上分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种，每一种滤波器又有模拟滤波器和数字滤波器两种方式，对应的理想数字滤波器的幅频特性如图2.1所示。 图2.1 数字滤波器四种类型的幅频特性 从图2.1中我们可以看出数字滤波器的幅频特性是以2π为周期的周期函数，滤波器的低频部分都处于2π的整数倍处，而高频部分处于π的奇数倍附近。另外，图中所示的四种类型滤波器的幅频特性都是理想情况，它们是非因果的结构，在实际中是不可能实现的。在实际工程中，我们按照一定方法设计出来的滤波器都是在某些特定条件下对理想滤波器的逼近，满足了滤波器在生产生活中可以实现且稳定的要求[6]。 数字滤波器按照离散系统的结构不同可以分为递归与非递归两种形式。 本章最重要的分类即，数字滤波器根据其单位脉冲响应长度可分为有限脉冲响应（FIR）滤波器和无限脉冲响应（IIR）滤波器。IIR滤波器的转移函数为： （2.3） FIR的转移函数为： （2.4) 这两类滤波器在实际应用中有很多方法，在不同的要求下选用不同的滤波器种类，可以做到在生产工程中做到最优化。下面具体介绍两种滤波器的结构，功能和设计方法。 2.2 数字滤波器的基本结构 2.2.1 IIR数字滤波器的结构 1.直接型： IIR数字滤波器的差分方程与系统函数可以用式（2.1）表达，式（2.2）看出y（n）一共有两个部分： 表示输入M节延时的线性组合， 表示输出的N节延时的线性组合，其结构如图2.2 所示，由于线性系统的特点，需要M+N个乘法器和M+N级延时单元。 直接型结构能很简便的实现H（z），延时器用量较少，可以节约寄存器和存储单元等相关器件。但是滤波系数ak， bk的改变会将系统的零极点发生变动，又由于数字系统的字长是有限的，因此系数的精确度也是有限的，所有的量化误差积累起来会使得误差偏大，所以这样的结构不够稳定，安全性能较低。而且，当滤波系数出现误差，导致零极点发生频响极大误差。综上所述，直接型的误差是几种结构中最大的，为了尽量避免到这一缺点带来的误差，我们在实际应用中经常会将高阶变成一系列各种不同组合的低阶系统来实现。 图2.2 直接型 2.级联型 将式（2.2）系统函数H（z）的分子分母因式分解运算，可以将H（z）分解成： (2.5) 上式：Ao是比例系数，Hi为子系数函数。 从级联型结构可见其特点：每一个基本单元只关系到滤波器的一个极点和一个零点，调整某一对零极点不会影响其余的零极点。同理调整某一对极点也不会影响到其他零极点。这种结构有利于快速且精确实现滤波器零点、极点，使得滤波器的频率响应特性调整起来比较容易。显示出