王艷文岳學(xué)強(qiáng).新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院 河南新鄉(xiāng) 453003 .新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 河南新鄉(xiāng) 453003

基于PM算法的數(shù)字微分器設(shè)計(jì)

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1.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院 河南新鄉(xiāng) 453003 2.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 河南新鄉(xiāng) 453003

本文利用PM算法實(shí)現(xiàn)了數(shù)字微分器的matlab設(shè)計(jì)，程序運(yùn)行結(jié)果符合數(shù)字微分器的設(shè)計(jì)技術(shù)要求。

matlab;濾波器;數(shù)字微分器; PM算法

數(shù)字濾波是數(shù)字信號(hào)處理的基本方法，與模擬濾波器相比有很多優(yōu)點(diǎn)，其精度高、成本低、穩(wěn)定可靠性強(qiáng)、適應(yīng)范圍廣，避免了模擬濾波固有的電壓漂移、溫度漂移和噪聲等問題。數(shù)字濾波器包括有限長FIR(finite impulse response)濾波器和無限長IIR(infinite impulse response)濾波器。FIR數(shù)字濾波器幅頻特性精度比IIR低，且濾波器所需階次比較高，但是它擁有很好的線性相位特性，即不同頻率分量的信號(hào)經(jīng)過FIR濾波器后其時(shí)間差不變。

MATLAB是美國MathWorks公司推出的一套用于工程計(jì)算的可視化高性能語言與軟件環(huán)境，是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)的重要手段。Matlab信號(hào)處理工具箱采用Parks-McClellan算法（簡(jiǎn)稱PM算法）實(shí)現(xiàn)線性相位FIR數(shù)字濾波器的等波紋最佳一致逼近設(shè)計(jì)。與其他設(shè)計(jì)法相比，其優(yōu)點(diǎn)是：設(shè)計(jì)指標(biāo)相同時(shí)，使濾波器階數(shù)最低；或階數(shù)相同時(shí)，使帶通最平坦，阻帶最小衰減最大；通帶和阻帶均為等波紋形式，最適合設(shè)計(jì)片段常數(shù)特性的濾波器。本文采用PM算法實(shí)現(xiàn)數(shù)字微分器的設(shè)計(jì)。

一、程序設(shè)計(jì)及運(yùn)行結(jié)果

根據(jù)研究任務(wù)，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字微分器，它在每段上具有不同的斜率。技術(shù)指標(biāo)為：

第一段：0≤w≤0.2= 1 個(gè)樣本/周期π 斜率

第二段：0.4π≤w≤0.6= 2 個(gè)樣本/周期π 斜率

第三段：0.8π≤w≤π 斜率= 3 個(gè)樣本/周期

該濾波器設(shè)計(jì)中每段上的幅度響應(yīng)值，可由頻率帶邊緣頻率乘以斜率得到：

第一段：0≤f≤0.1 斜率= 1 個(gè)樣本/周期→0≤|H|≤0.1

第二段：0.2≤f≤0.3 斜率= 1 個(gè)樣本/周期→0.4≤|H|≤0.6

第三段：0.4≤f≤0.5 斜率= 1 個(gè)樣本/周期→1.2≤|H|≤1.5

采用PM算法，設(shè)計(jì)程序如下：

二、結(jié)果分析

由運(yùn)行程序的濾波器脈沖響應(yīng)和頻域曲線（如圖1所示）可以看出，所設(shè)計(jì)的數(shù)字微分器滿足設(shè)計(jì)要求。

圖1 運(yùn)用PM算法設(shè)計(jì)的數(shù)字微分器的實(shí)際脈沖響應(yīng)和頻幅曲線圖

三、結(jié)語

利用MATLAB設(shè)計(jì)濾波器方法簡(jiǎn)單、快捷直觀。本文采用PM算法，利用MATLAB設(shè)計(jì)了數(shù)字微分器，程序運(yùn)行結(jié)果符合設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求，取得了較理想的實(shí)驗(yàn)效果。

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