第八章 基本通信模块的建模与分析.ppt

第八章 基本通信模块的建模与分析 本章内容： 8.1 滤波器模型 8.2 信源模型 8.3 信号参数的测量和分析 8.4 信道模型 8.5 调制与解调 8.6 锁相环和载波提取 8.1 滤波器模型 8.1.1 滤波器的类型、参数指标与设计 滤波器是指执行信号处理功能的电子系统，它专门用于去除信号中不想要的成分或者增强所需成分。 一个单输入单输出的滤波器通常用其传递函数或冲激响应来表示。根据滤波器实现中所使用的综合方法的特征不同，可将其划分为巴特沃斯（Butterworth）型、切比雪夫（Chebyshev）1、2型滤波器、椭圆（elliptic）型等等。 模拟滤波器设计的四个重要参数是： 通带拐角频率（Passband corner frequency）fp（Hz）；对于低通或高通滤波器，分别为高端拐角频率或低端拐角频率；对于带通或带阻滤波器则为低拐角频率和高拐角频率两个参数。 阻带起始频率（Stopband corner frequency ）fs （Hz）；对于带通或带阻滤波器则为低起始频率和高起始频率两个参数。 通带内波动（Passband ripple）Rp（dB），即通带内所允许的最大衰减。 阻带内最小衰减（Stopband attenuation）Rs （dB）。 对于数字滤波器，在设计时需要将以上参数中的频 率参数根据采样率转换为归一化频率参数，设采样率 为fN ，则 通带拐角归一化频率wp（Hz）：wp=fp/(fN/2)，其中，wp2取[0,1] ，wp=1时对应于归一化角频率π。 阻带起始归一化频率ws （Hz）：ws=fs/(fN/2) ，其中，ws2取[0，1] 。 所谓滤波器设计，就是根据设计的滤波器类型和参 数计算出满足设计要求的滤波器的最低阶数和相应的 3dB截止频率（cutoff frequencies），然后进一步求 出对应的传递函数的分子分母系数。 8.1.1.1 求滤波器的最小阶和3dB截止频率 Matlab中提供了butter， cheb1ord， cheb2ord， ellipord四个函数来分别设计巴特沃斯型、切比雪夫1、2型滤 波器以及椭圆型模拟滤波器或数字滤波器。它们的调用格式相 同，如下： [n,Wn] = buttord(Wp,Ws,Rp,Rs) % 巴特沃斯型数字滤波器 [n,fn] = buttord(fp,fs,Rp,Rs,s) % 巴特沃斯型模拟滤波器 [n,Wn] = cheb1ord(Wp,Ws,Rp,Rs) % 切比雪夫1型数字滤波器 [n,fn] = cheb1ord(fp,fs,Rp,Rs,s) % 切比雪夫1型模拟滤波器 [n,Wn] = cheb2ord(Wp,Ws,Rp,Rs) % 切比雪夫2型数字滤波器 [n,fn] = cheb2ord(fp,fs,Rp,Rs,s) % 切比雪夫2型模拟滤波器 [n,Wn] = ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs) % 椭圆型数字滤波器 [n,fn] = ellipord(fp,fs,Rp,Rs,s) % 椭圆型模拟滤波器 8.1.1.2 计算滤波器的传递函数 巴特沃斯型滤波器是通带内最大平坦、带外单调下降型的，其计算命令是： [b,a] = butter(n,Wn) % 计算数字低通或带通情况 [b,a] = butter(n,Wn,ftype) %计算数字高通或带阻情况 [b,a] = butter(n,Wn,s) % 计算模拟低通或带通情况 [b,a] = butter(n,Wn,ftype,s)% 计算模拟高通或带阻情况 切比雪夫1型滤波器是通带等波纹（Equiripple）、阻带单调下降型的，其计算命令是： [b,a] = cheby1(n,Rp,Wn) % 计算数字低通或带通情况 [b,a] = cheby1(n,Rp,Wn,ftype) % 计算数字高通或带阻情况 [b,a] = cheby1(n,Rp,Wn,s) % 计算模拟低通或带通情况 [b,a] = cheby1(n,Rp,Wn,ftype,s) % 计算模拟高通或带阻情况 其中，Rp为带内波动参数（dB）。其余参数含义与巴特沃斯型滤波器计算函数中的参数相同。 切比雪夫2型滤波器是通带内单调、阻带等波纹型的，其计算命令是： [b,a] = cheby2(n,Rs,Wn) % 计算数字低通或带通情况 [b,a] = cheby2(n,Rs,Wn,ftype) % 计算数字高通或带阻情况 [b,a] = cheby2(n,Rs,Wn