[发明专利]一种选频滤波器的构建方法及采用该方法实现FIR型、IIR型滤波器的构建方法

说明书

技术领域

本发明信息技术领域，具体涉及一种滤波器的构建方法及采用该方法实现FIR型、IIR型滤波器的构建方法。

背景技术

在现代电子信息系统中，数字信号处理凭借高精度、高稳定性和便于大规模集成等优点使数字信号处理的理论和技术一出现就受到人们的极大关注，发展非常迅速。数字信号处理是应用最快、成效最显著的技术之一，目前已广泛应用在语音、雷达、地震、图像、通信、控制、生物医学、遥感遥测、航空航天、故障检测、自动化仪表等领域。

在数字信号处理技术中，选频滤波器作为一个最基本的应用手段，更是应用广泛。其中重要原因就是由于信号中经常混有各种复杂成分，所以很多信号的处理和分析都是基于滤波器而进行的。选频滤波器的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制，有低通、高通、带通、带阻和全通等类型。选频滤波器在测试系统或专用仪器仪表中是一种常用的变换装置，例如：带通滤波器用作频谱分析仪中的选频装置；低通滤波器用作数字信号分析系统中的抗频混滤波；高通滤波器被用于声发射检测仪中剔除低频干扰噪声；带阻滤波器用作电涡流测振仪中的陷波器等等。但是，传统的滤波器的设计使用繁琐的公式计算，改变参数后需要重新计算，从而在设计滤波器尤其是高阶滤波器时工作量很大。

现在国际上的设计软件有以下几种：MATLAB下的信号处理工具箱、专业的数字选频滤波器设计软件QEDesign。其中，采用MATLAB下的信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox)中滤波器设计的三种方法：程序设计法、FDATool设计法和SPTool设计法可以实现滤波器的设计与仿真。利用MATLAB设计滤波器，可以随时对比设计要求和滤波器特性调整参数，直观简便，极大的减轻了工作量，有利于滤波器设计的最优化。专业的数字选频滤波器设计软件较权威的还有QEDesign，几乎可以满足所有的设计要求。对于IIR滤波器QEDesign支持“巴特沃思”、“切比雪夫I型”、“切比雪夫II型”、“椭圆型”和“贝塞尔型”滤波器的设计。将模拟转换成数字它支持“脉冲响应不变法”、“双线性变化法”和“匹配Z变换”方法。对于FIR设计它支持基本的窗函数设计，其中窗函数可以是“矩形窗”、“三角窗”、“汉宁窗”、“海明窗”和“凯塞-贝塞尔”窗等。

但这些软件的价格都很高，而且MATLAB设计方法，不能对一些特定的平台生成可编译源文件；QEDesign现已被别的公司收购，不再发行和升级该软件。

发明内容

本发明是为了解决传统的选频滤波器设计繁琐，提高滤波器的设计效率和准确性；以及改进现有设计方法的不足，比如Matlab不能针对一些特定的嵌入式平台生成可编译源文件的问题，从而提供一种选频滤波器的构建方法及基于该方法的FIR型、IIR型滤波器的构建方法。

一种选频滤波器的构建方法，它由以下步骤完成：

步骤一、选择待构建滤波器的类型；

步骤二、对步骤一选定类型的滤波器设置滤波器参数；

步骤三、系统根据步骤二设置的滤波器参数预算满足要求的滤波器阶数或窗长度；

步骤四、根据步骤三获得的滤波器阶数或窗长度，调整待构建滤波器参数；

步骤五、根据步骤四获得的调整后的待构建滤波器参数构建滤波器，并获得滤波器系数和滤波器特性结果；

步骤六、判断步骤五获得的滤波器特性结果是否满足需求，如果判断结果为是，则完成选频滤波器的构建，并根据步骤四获得的滤波器系数输出并获得输出结果；如果判断结果为否，则返回执行步骤二；

步骤一中所述滤波器的类型包括：低通、高通、带通和带阻。

步骤五中所述滤波器特性结果包括反映滤波器性能的特性图；所述反映滤波器性能的特性图包括：幅频特性图、对数幅频特性图、相频特性图、单位阶跃响应图、单位脉冲响应图、群时延特性图和零极点分布图；

步骤六中所述的输出结果包括通用的C语言源代码的滤波器文件和不同表达方式的滤波器文本文件；所述C语言源代码的滤波器文件包括：支持通用嵌入式平台的C语言源代码的滤波器文件和支持特定的具有滤波器硬件支持的嵌入式平台的C语言源代码的滤波器文件；所述不同表达方式的滤波器文本文件包括：支持分子、分母形式表达的滤波器系数的文本文件和支持用零极点形式表达的滤波器的文本文件。

基于上述方法的FIR型滤波器的构建方法，它由以下步骤完成：