[发明专利]基于VC的滤波器辅助设计系统

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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，该系统还能够根据导出的滤波器参数，在用户界面上进行零极点图和幅频特性曲线的绘制，以验证设计滤波器的正确性和功能性。

发明内容

本发明为克服背景技术部分描述现有技术的不足，提供一种基于VC的滤波器辅助设计系统。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种基于VC的滤波器辅助设计系统，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。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

根据本发明的一个实施方案，所述滤波器辅助设计系统使用Visual Studio的MFC模式进行开发设计。

根据本发明的另一个实施方案，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。

根据本发明的另一个实施方案，所述响应类型包括低通、高通、带通、带阻。

根据本发明的另一个实施方案，所述设计方法包括巴特沃斯、切比雪夫I型、切比雪夫II型。

根据本发明的另一个实施方案，所述零极点图和频域特性图的绘制使用GDI对象进行绘制。

根据本发明的另一个实施方案，对于模拟低通滤波器，其技术指标包括通带截止频率Ω_p及通带内最大衰减a_p、阻带截止频率Ω_s及阻带内最小衰减a_s，它们的关系为：

对于单调递减的幅频特性，若有Ω＝Ω_c，并且|H_a(jΩ_c)|＝1/2，a_p＝3dB，那么把Ω_c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h_a(t)是一个实信号，则得到

|H_a(jΩ)|²＝H_a(jΩ)H_a(-jΩ)＝H_a(s)H_a(-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Ω_p、通带衰减α_p、阻带截止频率Ω_s、阻带衰减α_s，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＝Ω_H-Ω_L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。

根据本发明的另一个实施方案，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＝e^sT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：