基于VC的滤波器辅助设计系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于VC的滤波器辅助设计系统，涉及滤波器相关的系统开发领域；系统能够使用户在界面上选择不同类型，如低通、高通、带通、带阻等；以及用不同的设计方法来进行IIR滤波器的辅助设计，包括巴特沃斯、切比雪夫I型和切比雪夫II型；本发明专利技术能够导出设计出的滤波器参数，并且能够在界面上对其零极点图和幅频响应图进行观测以验证设计的正确性；方便对设计进行验证和推广使用。

Filter aided design system based on VC

The invention discloses a computer-aided design system based on VC and related system development filter; system enables users to select different types in the interface, such as low-pass, high pass, band-pass and band stop; and with different design method for IIR filter design, including Butterworth, Chebyshev type I and Chebyshev type II; the invention can filter design parameters are derived, and the ability to map observations to verify the correctness of the design of the zero pole map and amplitude frequency response at the interface; convenient verification and promoting the use of design.

【技术实现步骤摘要】
基于VC的滤波器辅助设计系统
本专利技术涉及滤波器系统设计领域，具体涉及一种基于VC的滤波器辅助设计系统。
技术介绍
在数字信号处理过程中，如何从信号中去掉噪声对于一个信号的传输具体十分重要的意义，它确保了信号的可靠性和有效性。从含有各种噪声的信号中提取出所需要的信号成分的处理方法就被称为滤波，能够完成滤波过程的结构称为滤波器。数字滤波器应用尤为广泛，包括在通信、医疗、军事、生活、音乐等领域。目前，在MATLAB中集成了有两个强大的滤波器图形用户工具SPtool和FDAtool。对比两者，SPTool是一种可以进行交互的图形用户工具，其能对输入信号、设计出来的滤波器响应波形以及其频谱波形进行观测，但是可供设计滤波器类型不多，并且无法将设计出来的滤波器的参数进行导出操作。而FDAtool也一个是滤波器图形用户工具，其只能够对设计滤波器响应波形进行观测，但其可供设计的滤波器类型很多，同时能够将其设计的滤波器参数进行导出。为综合两者优点，本设计能够根据在用户界面上设定的滤波器技术参数指标，自动计算出滤波器的相关参数，即滤波器的分子分母多项式系数，并且能够导出滤波器设计参数到用户界面，同时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于VC的滤波器辅助设计系统，其特征在于包括设计用户界面，滤波器代码实现，零极点图和频域特性图绘制。

【技术特征摘要】
1.一种基于VC的滤波器辅助设计系统，其特征在于包括设计用户界面，滤波器代码实现，零极点图和频域特性图绘制。2.根据权利要求1所述的基于VC的滤波器辅助设计系统，其特征在于所述滤波器辅助设计系统使用VisualStudio的MFC模式进行开发设计。3.根据权利要求1所述的基于VC的滤波器辅助设计系统，其特征在于所述用户界面包括有响应类型、设计方法、阶数、频率、阻带以及滤波器参数导出框以及零极点图和幅频特性曲线。4.根据权利要求1所述的基于VC的滤波器辅助设计系统，其特征在于所述响应类型包括低通、高通、带通、带阻。5.根据权利要求1所述的基于VC的滤波器辅助设计系统，其特征在于所述设计方法包括巴特沃斯、切比雪夫I型、切比雪夫II型。6.根据权利要求1所述的基于VC的滤波器辅助设计系统，其特征在于所述零极点图和频域特性图的绘制使用GDI对象进行绘制。7.根据权利要求1所述的基于VC的滤波器辅助设计系统，其特征在于对于模拟低通滤波器，其技术指标包括通带截止频率Ωp及通带内最大衰减ap、阻带截止频率Ωs及阻带内最小衰减as，它们的关系为：对于单调递减的幅频特性，若有Ω＝Ωc，并且|Ha(jΩc)|＝1/2，ap＝3dB，那么把Ωc这点对应的频率称为3dB截止频率，模拟滤波器的幅度响应使用幅度平方函数来表示为由于滤波器冲激响应ha(t)是一个实信号，则得到|Ha(jΩ)|2＝Ha(jΩ)Ha(-jΩ)＝Ha(s)Ha(-s)|s＝jΩ(4)；对于数字低通滤波器的技术指标包括：通带截止频率Ωp、通带衰减αp、阻带截止频率Ωs、阻带衰减αs，从低通到高通变换需把s变换成1/s即可实现，即：低通到带通变换：低通到带阻的变换：其中W＝ΩH-ΩL和其中ΩL和ΩH分别是带通或者带阻滤波器的通带下边界频率和通带上边界频率。8.根据权利要求1所述的基于VC的滤波器辅助设计系统，其特征在于双线性变换法是将全部S平面频率压缩到±π/T之间，之后使用z＝esT再将其变换到Z平面上去，是一种非线性频率压缩的方法。实现频率压缩的变换式为：式中，T为抽样间隔，当ω1从-π/T经过0变换到π/T时，ω则由-∞经过0变换到+∞时，则实现了S平面压缩到S1平面的转换；于是有再通过转换到Z平面上，得到如下双线性变换：9.根据权利要求1所述的基于VC的滤波器辅助设计系统，其特征在于巴特沃斯滤波器低通滤波器的幅度平方函数|Ha(jΩ)|2定义如下：其中，Ωc表示3dB截止频率，N表示滤波器的阶数，N为整数；巴特沃斯模拟滤波器技术指标有通带截止频率Ωp及通带内的最大衰减ap，阻带截止频率Ωs及阻带内最小衰减as，由(12)可得和从而可以得到则滤波器阶数N取整数。令式(3)中jΩ＝s，可得由式(17)可知，巴特沃斯模拟滤波器没有零点，全是极点，且一共有2N个极点，各个极点可以表示为由(18)式可得，所有极点在s平面是对称分布在半径为Ωc的圆上的，并且任意两个极点间角度为(π/N)rad。由于不存在虚轴上的对称点，所以滤波器是稳定的，同时，当N为偶数时，所有极点都是成对出现的，且都不轴上，N为奇数时，实轴上存在极点。为了得到因果稳定的滤波器，考虑左半平面极点可以得到由于不同技术参数对于的截止频率和滤波器幅频特性均不相同，以下将频率归一化，令p＝s/Ωc，则式(19)可以写成当滤波器阶数N为偶数时，其极点是成对共轭出现的pk＝pn-k+1,k＝1,2…,n/2(21)每一个共轭极点对能构成一个二阶系统总的传递函数由N/2个二阶系统组成式(23)即为归一化Butterworth低通滤波器的传递函数。10.根据权利要求1所述的基于VC的滤波器辅助设计系统，其特征在于切比雪夫低通滤波器的幅度平方函数为

【专利技术属性】
技术研发人员：刘源，蒲智军，朱雅芸，
申请(专利权)人：四川长虹电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51