[發明專利]基于VC的濾波器輔助設計系統

在審

• 申請號: 201710922662.8
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107609305A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 劉源;蒲智軍;朱雅蕓
• 申請（專利權）人: 四川長虹電器股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所51213
• 代理人: 譚德兵,王荔

技術領域

本發明涉及濾波器系統設計領域，具體涉及一種基于VC的濾波器輔助設計系統。

背景技術

在數字信號處理過程中，如何從信號中去掉噪聲對于一個信號的傳輸具體十分重要的意義，它確保了信號的可靠性和有效性。從含有各種噪聲的信號中提取出所需要的信號成分的處理方法就被稱為濾波，能夠完成濾波過程的結構稱為濾波器。數字濾波器應用尤為廣泛，包括在通信、醫療、軍事、生活、音樂等領域。

目前，在MATLAB中集成了有兩個強大的濾波器圖形用戶工具SPtool和FDAtool。對比兩者，SPTool是一種可以進行交互的圖形用戶工具，其能對輸入信號、設計出來的濾波器響應波形以及其頻譜波形進行觀測，但是可供設計濾波器類型不多，并且無法將設計出來的濾波器的參數進行導出操作。而FDAtool也一個是濾波器圖形用戶工具，其只能夠對設計濾波器響應波形進行觀測，但其可供設計的濾波器類型很多，同時能夠將其設計的濾波器參數進行導出。

為綜合兩者優點，本設計能夠根據在用戶界面上設定的濾波器技術參數指標，自動計算出濾波器的相關參數，即濾波器的分子分母多項式系數，并且能夠導出濾波器設計參數到用戶界面，同時，該系統還能夠根據導出的濾波器參數，在用戶界面上進行零極點圖和幅頻特性曲線的繪制，以驗證設計濾波器的正確性和功能性。

發明內容

本發明為克服背景技術部分描述現有技術的不足，提供一種基于VC的濾波器輔助設計系統。

考慮到現有技術的上述問題，根據本發明公開的一個方面，本發明采用以下技術方案：

一種基于VC的濾波器輔助設計系統，包括設計用戶界面，濾波器代碼實現，零極點圖和頻域特性圖繪制。

為了更好地實現本發明，進一步的技術方案是：

根據本發明的一個實施方案，所述濾波器輔助設計系統使用Visual Studio的MFC模式進行開發設計。

根據本發明的另一個實施方案，所述用戶界面包括有響應類型、設計方法、階數、頻率、阻帶以及濾波器參數導出框以及零極點圖和幅頻特性曲線。

根據本發明的另一個實施方案，所述響應類型包括低通、高通、帶通、帶阻。

根據本發明的另一個實施方案，所述設計方法包括巴特沃斯、切比雪夫I型、切比雪夫II型。

根據本發明的另一個實施方案，所述零極點圖和頻域特性圖的繪制使用GDI對象進行繪制。

根據本發明的另一個實施方案，對于模擬低通濾波器，其技術指標包括通帶截止頻率Ω_p及通帶內最大衰減a_p、阻帶截止頻率Ω_s及阻帶內最小衰減a_s，它們的關系為：

對于單調遞減的幅頻特性，若有Ω＝Ω_c，并且|H_a(jΩ_c)|＝1/2，a_p＝3dB，那么把Ω_c這點對應的頻率稱為3dB截止頻率，模擬濾波器的幅度響應使用幅度平方函數來表示為

由于濾波器沖激響應h_a(t)是一個實信號，則得到

|H_a(jΩ)|²＝H_a(jΩ)H_a(-jΩ)＝H_a(s)H_a(-s)|_s＝jΩ(4)；

對于數字低通濾波器的技術指標包括：通帶截止頻率Ω_p、通帶衰減α_p、阻帶截止頻率Ω_s、阻帶衰減α_s，從低通到高通變換需把s變換成1/s即可實現，即：

低通到帶通變換：

低通到帶阻的變換：

其中W＝Ω_H-Ω_L和其中ΩL和ΩH分別是帶通或者帶阻濾波器的通帶下邊界頻率和通帶上邊界頻率。

根據本發明的另一個實施方案，雙線性變換法是將全部S平面頻率壓縮到±π/T之間，之后使用z＝e^sT再將其變換到Z平面上去，是一種非線性頻率壓縮的方法。實現頻率壓縮的變換式為：