抗混叠滤波器.pdf

抗混叠滤波系统的优化设计报告 摘 要 文章是对抗混叠滤波器的设计研究，提出了一种过采样系统设计方案。通过多次反 复地对信号进行采样，然后通过将数字滤波和模拟滤波技术有机结合，充分发挥各自滤 波器的特点来解决数据采集系统的抗混叠问题。 抗混叠滤波器的设计重点在数字滤波器 部分，而 FIR 数字滤波器以其良好的线性特性、 系统稳定等诸多优点 , 得到了广泛应用 , 也十分适合用于信号采集中的抗混叠滤波。 关键词： 抗混叠滤波器；过采样；数字滤波器； I 抗混叠滤波系统的优化设计报告 目 录 摘 要 I 目 录 II 第 1 章 绪论 1 1.1 课题研究背景和意义 1 1.2 课题研究现状 1 1.3 课题的目标与任务 2 第 2 章 抗混叠滤波器系统的构建 3 2.1 抗混叠滤波器设计的基本思路 3 2.2 数字滤波器的选择 3 2.3 过采样系统 4 2.3.1 过采样技术 4 2.3.2 过采样系统设计方案 4 第 3 章 抗混叠滤波器系统的仿真 6 3.1 FIR 低通滤波器的设计 6 3.1.1 FIR 数字滤波器的设计步骤 6 3.1.2 窗函数的选择 6 3.1.3 MATLAB 相关函数的使用 7 3.2 过采样系统的构建与仿真 8 结 论 11 参考文献 12 致 谢 错误！未定义书签。 附 录 13 II 抗混叠滤波系统的优化设计报告 第 1 章 绪论 1.1 课题研究背景和意义 现如今需要滤波器的领域十分多。例如，采样视频系统中的信号混叠现象，当超出 视频频段范围的高频信号通过数模转换器的采样过程混叠回视频频段时， 就会产生混叠 现象；随着电力电子技术的不断发展，电力电子装置广泛投入运行因而有大量的高次谐 波注入电网，产生了严重的谐波污染，对于工农业生产造成了严重的影响；在当代煤矿 的电网中，由于大量大功率和非线性设备的应用，致使部分煤矿电网中的谐波含量已经 远远超出国家标准；在自动控制、测控系统的数据采集过程中，不可避免地会有高频干 扰信号混杂在有用信号当中，当这些信号的数据采集频率超过采样定理所规定的范围 时，就会采集到一些不确定的信号并对有用信号造成干扰，即频率混叠。因此，极需要 具有抑制或消除混叠现象的抗混叠滤波器对信号进行过滤处理。 工程实践中，抗混叠滤波器并非理想的，存在一定的过渡带以及带外噪声，并且采 样过程中也存在量化噪声以及孔径抖动噪声等噪声源。这些非理想因素，使得窄过渡带