模擬濾波器設(shè)計
般包括兩個方面：根據(jù)技術(shù)指標即濾波器
幅頻特性確定濾波器傳遞函數(shù)H(s)；設(shè)計實際網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)這傳遞函數(shù)。設(shè)計濾波器H(s)關(guān)鍵
找逼近函數(shù)，目已有種逼近函數(shù)。然而，不論哪種逼近函數(shù)都需進行非常繁瑣計算，還根據(jù)計算結(jié)果進行查表。
Matlab語言種簡單、效級語言，種容豐富、功能強分析工具，其應(yīng)范圍幾覆蓋所有科學(xué)工程計算領(lǐng)域。Matlab提供豐富于模擬濾波器設(shè)計函數(shù)，通過編程以容易實現(xiàn)通、通、帶通、帶阻濾波器，并能畫出濾波器幅頻、相頻特性曲線，簡化模擬濾波器設(shè)計。此介紹Matlab設(shè)計實現(xiàn)個無失真模擬濾波器，并給出幅頻、相頻特性仿真結(jié)果信號通過無失真濾波器眼圖。
1 基于Matlab無失真濾波器設(shè)計
設(shè)計求：個頻率8 kHz數(shù)字基帶信號經(jīng)過數(shù)／模(D／A)轉(zhuǎn)換得個模擬信號，該模擬信號輸入無失真濾波器，求8 kHz頻率處衰減～6 dB；16 kHz頻率(截止頻率)衰減達60 dB以。這樣做目使該模擬信號經(jīng)過無失真濾波器，抑制諧波干擾，減截止頻率波形起伏。
無失真濾波器由三部分組成，依次通濾波器、帶阻濾波器、相移電路。其通濾波器作通過8 kHz以頻信號；帶阻濾波器作抑制16 kHz信號，面通濾波器級聯(lián)能使16 kHz信號衰減達60 dB以，有效地抑制各次諧波干擾，并減16 kHz波形起伏；相移電路作補償面兩級電路相位偏移，使得整個無失真濾波器相位特性成條直線。
1．1 通濾波器設(shè)計
圖片看不清楚？點擊這里查看原圖（圖）。
最終畫出通濾波器幅頻、相頻特性如圖1(a)所示。實際電路采由Max291芯片實現(xiàn)巴特沃斯濾波器，相當(dāng)于8階巴特沃斯濾波器，如圖1(b)所示。
圖片看不清楚？點擊這里查看原圖（圖）。
1．2 帶阻濾波器設(shè)計
帶阻濾波器(又稱陷波器)作抑制某頻率信號而通過其頻率信號。Matlab[b，a]=butter(n，Wn，′stop′，′s′)語句實現(xiàn)帶阻濾波器，其[b，a]濾波器傳遞函數(shù)項式系數(shù)；n濾波器階數(shù)；wn=[fl*2*pi fu*2*pi]分別阻帶端3 dB端3 dB處角頻率；′s′表示模擬濾波器。主程序如：
圖片看不清楚？點擊這里查看原圖（圖）。
1．3 通濾波器帶阻濾波器級聯(lián)
面設(shè)計通帶阻濾波器進行級聯(lián)，使得級聯(lián)以電路幅頻特性能滿足設(shè)計求，即8 kHz頻率處衰減6 dB；16 kHz頻率(截止頻率)衰減達60 dB以。若不能達求，則根據(jù)仿真結(jié)果，不斷修改帶阻濾波器Q值，直滿足設(shè)計求止。Matlab，通過conv函數(shù)實現(xiàn)兩個電路級聯(lián)。主程序如：
％b3、a3通帶阻濾波器級聯(lián)傳遞函數(shù)項式系數(shù)求通濾波器幅頻、相頻特性類似，級聯(lián)電路幅頻、相頻特性如圖3所示。見，當(dāng)QO．7時，幅頻特性滿足設(shè)計求，但相頻特性8 000Hz以不根直線，使輸出信號不至于失真，必須加級相移濾波器，使總相移特性成條直線。
1．4 相移濾波器設(shè)計及無失真濾波器相頻特性
該設(shè)計，采階反相增益全通濾波電路，傳輸函數(shù)：
電路圖如圖4所示。通、帶阻、相移電路進行級聯(lián)構(gòu)成無失真濾波器。Matlab，以通過編程得相移、無失真濾波器相頻特性曲線。
圖片看不清楚？點擊這里查看原圖（圖）。
主程序如：
圖片看不清楚？點擊這里查看原圖（圖）。
％b，a無失真濾波器傳遞函數(shù)項式系數(shù)，其b3，a3通帶阻濾波器級聯(lián)傳遞函數(shù)項式系數(shù)最終求出相位曲線如圖5所示。以看出，無失真濾波器相頻特性條直線。
各部分實際電路進行級聯(lián)，得無失真濾波器實際電路，該無失真濾波器輸入模擬信號輸出信號眼圖如圖6所示。從圖以看出，眼圖跡線清晰。眼睛且端，眼睛間交點清晰。說明該無失真濾波器幅頻、相頻特性良好，以達設(shè)計求。
圖片看不清楚？點擊這里查看原圖（圖）。
2 結(jié) 語
使Matlab設(shè)計模擬濾波器，既簡單方便，又避免復(fù)雜運算查表。通過仿真以直觀地看出參數(shù)修改頻率響應(yīng)曲線，該設(shè)計以滿足系統(tǒng)設(shè)計求，避免硬電路反復(fù)調(diào)整麻煩，提工作效率，且Matlab不但以于模擬濾波器設(shè)計，還以于FIR，IIR等數(shù)字濾波器設(shè)計，個濾波器設(shè)計方面有力工具。
聯(lián)系客服
