改进的FIR滤波器结构及性能分析

针对数字滤波器在实际应用中的有限字长效应问题,改善有限冲激响应(FIR)滤波器的舍入噪声性能,基于滤波器结构提出一种改进的FIR滤波器结构.给出改进结构的状态空间实现,分析结构参数引入的舍入噪声,并在统计独立的高斯白噪声模型基础上推导出舍入噪声增益表达式.从复杂度、舍入噪声及幅频相频响应方面进行理论推导和仿真验证,性能分析结果表明:改进的结构以复杂度为代价得到舍入噪声增益减小,且在高通和带通滤波器中的舍入噪声性能明显优于其他结构;在不同字长约束下,改进结构的低通、高通及带通滤波器的幅频和相频响应接近理想频响特性.     

基于频率采样法FIR数字滤波器的设计

在研究FIR数字滤波器的基础上,介绍了应用MATLAB软件设计有限长冲激响应（FIR）数字滤波器的流程,并以低通数字滤波器为例实现仿真过程。仿真结果表明：频率采样技术可以直接从频域处理,且效果也很好,对于频率响应只有少数几个非零值采样的窄带选频滤波器特别有效。     

基于量子粒子群优化的数字冲击滤波器自动设计

为了提高数字冲击滤波器设计的效率,提出了一种基于QPSO算法的优化设计方法.首先根据EBPSK通信系统中数字冲击滤波器的特殊滤波机理,在考虑有限字长效应的情况下对数字冲击滤波器进行建模,然后设计出合理的优化变量、目标函数和约束条件,并利用QPSO算法的全局搜索能力和惩罚函数法的约束处理机制设计数字冲击滤波器.仿真结果表明:种群适应度值能够逐步达到收敛,从而保证了寻优结果的最优性;设计得到的滤波器幅频响应在中心频率处呈现出极窄的陷波-选频特性,并可将EBPSK调制信号的微弱相位跳变转化为明显的幅度冲击,有利于解调.与已有的手调滤波器相比,该设计方法快速可靠,可节约0.3～0.5 dB的信噪比增益.     

含有关联噪声的非线性分数阶系统的扩展卡尔曼滤波器设计

针对含有过程和测量噪声的连续时间非线性分数阶系统的状态估计问题,提出了扩展卡尔曼滤波器算法.采用Grünwald-Letnikov差分定义对非线性分数阶系统离散化.利用输出方程设定待定系数矩阵,得到离散化的差分方程,实现非线性分数阶系统的有效的状态估计,提高状态估计的精度.最后,给出一个实例来说明所提出非线性分数阶系统的扩展卡尔曼滤波器的有效性.     

一种FIR滤波参数可调的电压采集模块设计

为了有效滤除电压采集信号中的高频噪声,提出了一种有限长单位冲激响应(FIR)滤波参数可调的电压采集模块设计方案。基于高级精简指令集微处理器(ARM)和现场可编程门阵列(FPGA)的硬件平台,采用FIR数字滤波器滤除采集信号中的高频噪声。ARM根据采样频率、截止频率等滤波参数自动生成滤波器系数。FPGA采用改进后的直接型滤波器,根据滤波参数调整滤波器结构,完成滤波系数与采集数据的运算。ARM与FPGA协同工作实现参数可调的FIR滤波器。实验结果表明:本文电压采集模块电压具有较高的采集精度,采集相对误差绝对值最大为0.22%。本模块能够根据设置的滤波参数,自动完成FIR滤波系数计算和滤波器结构调整,在信号采集的同时完成数据滤波,有效滤除信号中的高频噪声。     

基于并行神经网络的二维FIR数字滤波器设计

通过对二维FIR线性相位滤波器的幅频响应特性的分析,提出了一种用并行神经网络算法来设计二维FIR线性相位数字滤波器的新方法,其主要思想是使幅频响应误差函数最小化.该方法避免了矩阵的求逆运算,而且因为采用了并行算法,能快速获得滤波器系数.给出了二维FIR圆对称线性相位低通数字滤波器优化设计实例.计算机仿真结果表明由该方法设计的二维数字滤波器,通带和阻带范围波动小,所需计算量非常少,稳定性强.     

基于MATLAB的IIR数字带阻滤波器的设计及研究

数字滤波器对信号处理起着关键的作用,且可划分为IIR和FIR两大类.对于IIR数字滤波器的设计,需要借助模拟原型滤波器.本文利用双线性变换法的方法将模拟带阻滤波器转换为数字带阻滤波器,借助离散时间系统Z变换后的系统函数设计相应的数字带阻滤波器.在基于MATLAB的平台上,采用椭圆函数逼近法来实现滤波器的设计,并研究数字带阻滤波器的字长及结构对其性能的影响.     

高效低噪二阶状态空间数字滤波器误差谱成形

本文给出误差反馈高效计算低舍入噪声(高效低噪)二阶线性状态空间(LSS)数字滤波器的设计方法。对窄带数字滤波,新结构比高效低噪原结构可降低噪声15dB,比原结构的最优LSS实现降低10dB。同时保持了原结构的运算高效性、溢出极限环稳定和低系数灵敏度等特性。用新结构并联实现高阶窄带椭圆滤波器,比用原结构和最优LSS结构的并联实现分别降低噪声13dB和9dB。     

高阶均匀采样的时域伪谱算法研究

传统的时域有限差分算法(FDTD)采用二阶中心差分格式近似计算时间微分。相对于高阶的空间离散,这种低阶的时间离散成为限制算法整体精度提高的瓶颈。利用引入高阶均匀化采样的时域伪谱方法(PSTD),消除了低阶时间离散对算法整体性能提高的制约,在提高空域分辨率的同时也消除了数值近似引起的数值波相速度各向异性和波前失真,增强了算法的适应性,提高了算法的分析精度。通过二维光子带隙结构传输系数的数值模拟,验证了高阶均匀化采样时域伪谱方法的正确性和有效性。     

热传导方程求解中的快速小波-有限差分方法

提出了利用小波-有限差分法去求解热传导方程的方法。利用有限差分和紧支集正交小波基对热传导方程的时间、空间变量分别进行离散和变换,将热传导方程的求解转换到小波域中进行,利用小波基的自适应性与消失矩特性,使偏微分算子矩阵稀疏化,与其他方法比较,有效地提高了计算精度.