Estado de la investigación de diseño y simulación de filtros digitales basados en matlab
En los sistemas de comunicación modernos, dado que las señales a menudo se mezclan con varios componentes complejos, muchos análisis de señales se basan en filtros que implementan el filtrado a través de operaciones numéricas y tienen capacidades de procesamiento de alta precisión, estabilidad y flexibilidad. Y sin problemas de adaptación de impedancia. Puede realizar funciones de filtrado especiales que no se pueden lograr con filtros analógicos. Los filtros digitales se pueden dividir en dos tipos según las características del dominio temporal de sus funciones de respuesta al impulso, a saber, filtros digitales de respuesta al impulso infinito (IIR) y filtros digitales de respuesta al impulso finito (FIR). El orden de implementación del filtro IIR es menor, utiliza menos unidades de almacenamiento, alta eficiencia, alta precisión y puede conservar algunas de las excelentes características de los filtros analógicos, por lo que se usa ampliamente. El software Matlab se basa en operaciones matriciales, integra orgánicamente cálculo, visualización y programación en un entorno de trabajo interactivo y proporciona una herramienta intuitiva, eficiente y conveniente para la investigación y aplicación del filtrado digital. En particular, la caja de herramientas de procesamiento de señales de Matlab permite a investigadores de diversos campos realizar investigaciones científicas y aplicaciones de ingeniería de forma intuitiva y cómoda. Este artículo presenta primero el concepto, la clasificación y los requisitos de diseño de los filtros digitales. Luego use la programación del lenguaje funcional MATLAB, use la interfaz gráfica de procesamiento de señales FDATool para diseñar el filtro y el método de diseño de la interfaz Sptool, y use FDATool para simular el filtro digital IIR para procesar la señal. Concéntrese en el diseño de los filtros digitales de paso bajo Chebyshev tipo I y Chebyshev tipo II e introduzca el diseño óptimo. Con el advenimiento de la era de la información y el mundo digital, el procesamiento de señales digitales se ha convertido en una disciplina y un campo técnico extremadamente importante en la actualidad. En la actualidad, el procesamiento de señales digitales se ha utilizado ampliamente en muchos campos, como la comunicación, la voz, la imagen, el control automático, el radar, el ejército, el aeroespacial, el tratamiento médico y los electrodomésticos. El filtro digital (DF, filtro digital) juega un papel importante en el procesamiento de señales digitales y se ha utilizado ampliamente según las características del dominio del tiempo de su función de respuesta al impulso unitario, se puede dividir en dos categorías:
Filtro iIR (Infinite Impulse Response) de respuesta de impulso infinito y filtro FIR (Finite Impulse Response) de respuesta de impulso finito. En comparación con el filtro FIR, la implementación de IIR utiliza una estructura recursiva y el polo debe estar dentro del círculo unitario. Bajo los mismos indicadores de diseño, el orden de implementación del filtro IIR es menor, es decir, se utilizan menos unidades de almacenamiento. resultando en una alta eficiencia económica.
MATLAB es la abreviatura de MATrix LABoratory en inglés. Es un conjunto de visualización, lenguaje de alto rendimiento y entorno de software para computación científica y procesamiento de gráficos lanzado por la empresa estadounidense MathWorks. La caja de herramientas de procesamiento de señales de MATLAB es una caja de herramientas especial que se utiliza especialmente en el campo del procesamiento de señales. Sus dos componentes básicos son la parte de diseño e implementación del filtro y la parte de análisis del espectro. La caja de herramientas proporciona diseños ricos y simples, simplificando la engorrosa programación original en llamadas a funciones. Siempre que se llame al programa de diseño de filtro correspondiente o a la función de la caja de herramientas con los parámetros de índice correctos, se pueden obtener los resultados de diseño correctos, lo cual es muy conveniente de usar. Los filtros se refieren al hardware y software utilizados para filtrar las señales de entrada. El filtro digital es un sistema lineal invariante en el tiempo que filtra señales digitales. Un filtro digital puede entenderse como un programa o algoritmo de cálculo que convierte una serie de tiempo digital que representa una señal de entrada en una serie de tiempo digital que representa una señal de salida, y durante el proceso de conversión, la señal cambia en una forma predeterminada. El filtrado digital es esencialmente un proceso computacional que implementa el procesamiento computacional de señales. En comparación con los filtros analógicos, los filtros digitales tienen las ventajas de mayor precisión, estabilidad, tamaño más pequeño, peso ligero, flexibilidad y no requieren adaptación de impedancia que los filtros analógicos debido a las diferentes formas de señal y métodos de filtrado. La señal digital de entrada (secuencia digital) se convierte en una secuencia digital de salida mediante operaciones específicas. Por lo tanto, el filtro digital es esencialmente un proceso de cálculo digital que completa operaciones específicas y también puede entenderse como una computadora. Las ecuaciones de convolución y diferencia que describen la relación entre la salida y la entrada de un sistema discreto solo proporcionan reglas operativas para que el filtro de señal digital pueda completar el procesamiento de los datos de entrada de acuerdo con estas reglas. ¡Te deseo éxito! ¡Espero que esto ayude!