濾波器中的窗口與matlab

濾波器中的窗口與matlab


在設計有限脈寬響應的濾波器中,除了之前提過的等波紋濾波器去,還可以使用窗函數實現濾波器。

濾波器中的窗口與matlab

matlab下使用fdatool,使用窗函數設計FIR濾波器,截止頻率下衰減默認為6分貝。

部分窗函數如下:

濾波器中的窗口與matlab

具體窗函數的實現形式,這裡不再贅述。


矩形窗特點:矩形窗使用最多,習慣上不加窗就是使信號通過了矩形窗。這種窗的優點是主瓣比較集中,缺點是旁瓣較高,並有負旁瓣,導致變換中帶進了高頻干擾和洩漏,甚至出現負譜現象。頻率識別精度最高,幅值識別精度最低,所以矩形窗不是一個理想的窗。

應用:如果僅要求精確讀出主瓣頻率,而不考慮幅值精度,則可選用矩形窗,例如測量物體的自振頻率等,也可以用在階次分析中。

所謂主瓣,是指最大輻射的波束,主瓣旁邊的小波束叫做旁瓣。


漢寧窗特點:主瓣加寬並降低,旁瓣則顯著減小,從減小洩漏觀點出發,漢寧窗優於矩形窗。但漢寧窗主瓣加寬,相當於分析帶寬加寬,頻率分辨力下降。它與矩形窗相比,洩漏、波動都減小了,並且選擇性也提高。

應用:漢寧窗是很有用的窗函數。如果測試信號有多個頻率分量,頻譜表現的十分複雜,且測試的目的更多關注頻率點而非能量的大小,需要選擇漢寧窗。如果被測信號是隨機或者未知的,選擇漢寧窗。

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海明窗特點:與漢寧窗都是餘弦窗,又稱改進的升餘弦窗,只是加權係數不同,使旁瓣達到更小。但其旁瓣衰減速度比漢寧窗衰減速度慢。

應用:與漢明窗類似,也是很有用的窗函數。


高斯窗特點:是一種指數窗。主瓣較寬,故而頻率分辨力低;無負的旁瓣,第一旁瓣衰減達一55dB。常被用來截短一些非週期信號,如指數衰減信號等。

應用:對於隨時間按指數衰減的函數,可採用指數窗來提高信噪比。


布萊克曼窗特點:二階升餘弦窗,主瓣寬,旁瓣比較低,但等效噪聲帶寬比漢寧窗要大一點,波動卻小一點。頻率識別精度最低,但幅值識別精度最高,有更好的選擇性。

應用:常用來檢測兩個頻率相近幅度不同的信號。


平頂窗特點:平頂窗在頻域時的表現就象它的名稱一樣有非常小的通帶波動。

應用:由於在幅度上有較小的誤差,所以這個窗可以用在校準上。


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原文地址:卿萃科技FPGA極客空間 微信公眾號


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