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    vi濾波信號(hào)設(shè)計(jì)(vivado 濾波器)

    發(fā)布時(shí)間:2023-04-25 01:54:34     稿源: 創(chuàng)意嶺    閱讀: 112        

    大家好!今天讓創(chuàng)意嶺的小編來(lái)大家介紹下關(guān)于vi濾波信號(hào)設(shè)計(jì)的問題,以下是小編對(duì)此問題的歸納整理,讓我們一起來(lái)看看吧。

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    本文目錄:

    vi濾波信號(hào)設(shè)計(jì)(vivado 濾波器)

    已知信號(hào)模型的最佳濾波器設(shè)計(jì)

    若已知信號(hào)模型和測(cè)量模型,信號(hào)是實(shí)的隨機(jī)信號(hào)s(n),其模型方程為

    s(n)=as(n-1)+w(n) (2-57)

    式中w(n)是信號(hào)模型中的白噪聲,常數(shù)a的絕對(duì)值小于1。顯然,可以將s(n)看成是由w(n)激勵(lì)而形成的。相應(yīng)的測(cè)量模型為

    x(n)=cs(n-1)+v(n) (2-58)

    式中v(n)是信號(hào)在傳輸中或測(cè)量中引入的加性白噪聲,常數(shù)c的絕對(duì)值也小于1。

    現(xiàn)在要設(shè)計(jì)一個(gè)因果IIR最佳濾波器,對(duì)x(n)進(jìn)行處理,以得到最佳估計(jì)

    。為了討論方便,作如下假定:

    (1)設(shè)白噪聲w(n)的方差等于Q,其自相關(guān)函數(shù)為

    E[w(n+m)w(n)]=Qδ(m) (2-59)

    兩邊取Z變換后,得w(n)的功率譜為

    Pww(z)=Q (2-60)

    (2)白噪聲v(n)的方差等于R,其自相關(guān)函數(shù)為

    E[v(n+m)v(n)]=Rδ(m) (2-61)

    兩邊取Z變換后,得v(n)的功率譜為

    Pvv(z)=R (2-62)

    (3)假設(shè)v(n)與s(n)不相關(guān),而且也與w(n)不相關(guān),即

    E[v(n+m)s(n)]=rvs(m)=0

    E[v(n+m)w(n)]=rvw(m)=0 (2-63)

    在設(shè)計(jì)之前,首先需要求出功率譜Pss(z)、Psw(z)、Pxx(z)等。

    因?yàn)?/p>

    E[s(n+m)s(n)]=aE[s(n+m)s(n-1)]+E[s(n+m)w(n)]

    E[w(n+m)s(n)]=aE[w(n+m)s(n-1)]+E[w[n+m]w(n)]

    所以

    rss(m)=arss(m-1)+rsw(m)

    rws(m)=arws(m-1)+rww(m)

    兩邊取Z變換,得

    Pss(z)=az-1Pss(z)+Psw(z)

    Pws(z)=az-1Pws(z)+Pww(z)

    地球物理信息處理基礎(chǔ)

    對(duì)于實(shí)的序列來(lái)說(shuō)rsw(m)=rws(-m),故有

    地球物理信息處理基礎(chǔ)

    所以

    地球物理信息處理基礎(chǔ)

    同理可得

    地球物理信息處理基礎(chǔ)

    由此可得

    地球物理信息處理基礎(chǔ)

    接下來(lái),將Pxx(z)進(jìn)行譜分解,得

    地球物理信息處理基礎(chǔ)

    式中:參數(shù)

    和f由已知數(shù)據(jù)a、c、R、Q來(lái)計(jì)算,|f|<1,計(jì)算公式推導(dǎo)如下:

    比較式(2-66)和式(2-67)得到

    地球物理信息處理基礎(chǔ)

    地球物理信息處理基礎(chǔ)

    由此可得

    地球物理信息處理基礎(chǔ)

    聯(lián)立求解式(2-68)的兩個(gè)方程,得

    地球物理信息處理基礎(chǔ)

    地球物理信息處理基礎(chǔ)

    式中P是下列代數(shù)方程(所謂Ricatti方程)

    地球物理信息處理基礎(chǔ)

    的正解。

    接著計(jì)算Psx(z)/B(z-1)的因果部分

    地球物理信息處理基礎(chǔ)

    地球物理信息處理基礎(chǔ)

    于是

    地球物理信息處理基礎(chǔ)

    將上式代入式(2-55),這樣就得到了所要求的因果IIR最佳濾波器的系統(tǒng)函數(shù)

    地球物理信息處理基礎(chǔ)

    式中G稱為最佳增益。將式(2-69)和式(2-71)代入式(2-72),可得到G的另外兩個(gè)計(jì)算公式

    地球物理信息處理基礎(chǔ)

    后一等式利用了式(2-70),將該式代入式(2-69),得到G與f的關(guān)系式

    地球物理信息處理基礎(chǔ)

    綜上所述,把該信號(hào)模型的因果IIR最佳濾波器的設(shè)計(jì)步驟歸納如下:

    (1)由已知參數(shù)a、c、R、Q求解式(2-69),得到正解P;

    (2)由式(2-74)計(jì)算最佳增益G;

    (3)由式(2-75)計(jì)算參數(shù)f;

    (4)將G和f值代入式(2-73),得到Hopt(z);

    (5)對(duì)Hopt(z)進(jìn)行Z反變換得hopt(n)。

    如何設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的濾波電路,使得可以從方波信號(hào)中濾出其他頻率的信號(hào)

    方波中含有豐富的諧波,相鄰諧波,尤其是高次諧波,頻率差距不大,一般的濾波器較難有效提取各次諧波。
    方案一:
    采用簡(jiǎn)單的RC帶通濾波器加鎖相環(huán)
    將RC帶通濾波器的通頻帶設(shè)計(jì)盡可能窄,中心頻率設(shè)為需要提取的諧波頻率,輸出為以選擇諧波為主,但是含有較大鄰近諧波含量的畸變波形。
    再通過(guò)鎖相環(huán)電路可獲得較純正的正弦波。
    方案二:
    采用通頻帶很窄的RLC諧振電路作為選頻網(wǎng)絡(luò),調(diào)節(jié)諧振頻率,使其接近方波的諧波頻率。
    RLC諧振電路可采用串聯(lián)諧振電路,諧振頻率為1/2π√LC。

    圖像維納濾波的原理是什么?

      維納濾波(wiener filtering) 一種基于最小均方誤差準(zhǔn)則、對(duì)平穩(wěn)過(guò)程的最優(yōu)估計(jì)器。這種濾波器的輸出與期望輸出之間的均方誤差為最小,因此,它是一個(gè)最佳濾波系統(tǒng)。它可用于提取被平穩(wěn)噪聲所污染的信號(hào)。

      從連續(xù)的(或離散的)輸入數(shù)據(jù)中濾除噪聲和干擾以提取有用信息的過(guò)程稱為濾波,這是信號(hào)處理中經(jīng)常采用的主要方法之一,具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值,而相應(yīng)的裝置稱為濾波器。根據(jù)濾波器的輸出是否為輸入的線性函數(shù),可將它分為線性濾波器和非線性濾波器兩種。維納濾波器是一種線性濾波器。

      維納濾波理論是由數(shù)學(xué)家N.維納(Norbert Wiener ,1894~1964)于第二次世界大戰(zhàn)期間提出的。這一科研成果是這一時(shí)期重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一,他提出了線性濾波的理論和線性預(yù)測(cè)的理論,對(duì)通信工程理論和應(yīng)用的發(fā)展起了重要的作用。維納濾波就是為紀(jì)念他的重要貢獻(xiàn)而命名的。

      基本原理:

      維納濾波的基本原理是:設(shè)觀察信號(hào)y(t)含有彼此統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的期望信號(hào)x(t)和白噪聲ω(t)可用維納濾波從觀察信號(hào)y(t)中恢復(fù)期望信號(hào)x(t)。設(shè)線性濾波器的沖擊響應(yīng)為h(t),此時(shí)其輸入y(t)為y(t)=x(t)+w(t),輸出為

      從而,可以得到輸出對(duì)x(t)期望信號(hào)的誤差為

      其均方誤差為:

      E[ ]表示數(shù)學(xué)期望。應(yīng)用數(shù)學(xué)方法求最小均方誤差時(shí)的線性濾波器的沖擊響應(yīng)hopt(t)可得如圖方程:

      式中,Ryx(t)為y(t)與x(t)的互相關(guān)函數(shù),Ryy(τ-σ)為y(t)的自相關(guān)函數(shù)。上述方程稱為維納-霍夫(Wiener-Hopf)方程。求解維納-霍夫方程可以得到最佳濾波器的沖擊響應(yīng)hopt(t)。在一般情況下,求解上述方程是有一定困難的,因此這在一定程度上限制了這一濾波理論的應(yīng)用。然而,維納濾波對(duì)濾波和預(yù)測(cè)理論的開拓,影響著以后這一領(lǐng)域的發(fā)展。

      常用的濾波器是采用電感、電容等分立元件構(gòu)成,如RC低通濾波器、LC諧振回路等。但對(duì)于混在隨機(jī)信號(hào)中的噪聲濾波,這些簡(jiǎn)單的電路就不是最佳濾波器,這是因?yàn)樾盘?hào)與噪聲均可能具有連續(xù)的功率譜。不管濾波器具有什么樣的頻率響應(yīng),均不可能做到噪聲完全濾掉,信號(hào)波形的不失真。因此,濾波器研究的一個(gè)基本課題就是:如何設(shè)計(jì)和制造最佳的或最優(yōu)的濾波器。所謂最佳濾波器是指能夠根據(jù)某一最佳準(zhǔn)則進(jìn)行濾波的濾波器。

    vi濾波信號(hào)設(shè)計(jì)(vivado 濾波器)

    如何用labview實(shí)現(xiàn)一階系統(tǒng)的數(shù)字濾波器

    如果要找濾波器,LV有直接的VI,可在信號(hào)處理——>濾波器里找,有各種濾波器,你可以利用條件結(jié)構(gòu),寫一個(gè)濾波器類型選擇函數(shù),選擇不同的濾波類型。如果要設(shè)計(jì)一個(gè)一階系統(tǒng)(你說(shuō)的應(yīng)該不是濾波器的階數(shù),而是被測(cè)系統(tǒng)的吧),那你可以利用信號(hào)發(fā)生VI(LV里有,在信號(hào)生成里)配合自己寫的系統(tǒng)模型(其實(shí)就是一個(gè)函數(shù),我只清楚時(shí)域的形式,頻域的不知道LV里怎么寫,不過(guò)對(duì)于你的一階系統(tǒng),時(shí)域的應(yīng)該足夠了……),將信號(hào)輸入到模型中,獲得其輸出,自行構(gòu)建一個(gè)一階系統(tǒng)仿真模塊。兩者組合起來(lái)就是你的一階系統(tǒng)的數(shù)字濾波器了。

    LabView設(shè)計(jì)VI,對(duì)一個(gè)混有高頻噪聲的正弦信號(hào)實(shí)現(xiàn)低通濾波。求圖,前后面板都要,模擬成功后給分。

    前面板

     

     

    程序框圖。兩個(gè)正弦一個(gè)高頻的,100Hz模擬噪聲;一個(gè)低頻的10.1Hz模擬信號(hào)。濾波設(shè)置的低通截止頻率為15Hz,三階巴特沃斯濾波器。

     

    附件是源程序,最近貌似總給你答題。。。。

     

    以上就是關(guān)于vi濾波信號(hào)設(shè)計(jì)相關(guān)問題的回答。希望能幫到你,如有更多相關(guān)問題,您也可以聯(lián)系我們的客服進(jìn)行咨詢,客服也會(huì)為您講解更多精彩的知識(shí)和內(nèi)容。


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