对如下代码分析:clear;clc; % 设计数字滤波器带通滤波器 %带通滤波器设计。通带100Hz--200Hz; %阻带,截止频率60 Hz和240Hz,通带允许最大衰减3dB, 阻带应达到的最小衰减30dB fs = 5e3; % 采样频率 wp = [100 200] / (fs/2); % 通带频率范围,归一化 ws = [60 240] / (fs/2); % 阻带频率范围,归一化 rp = 3; % 通带最大衰减 rs = 30; % 阻带最小衰减 [n, Wn] = buttord(wp, ws, rp, rs); % 计算巴特沃斯滤波器的阶数和截止频率 [b, a] = butter(n, Wn, 'bandpass'); % 设计数字滤波器 freqz(b,a); % 绘制滤波器的频率响应图 clear;clc; % 设计数字滤波器带通滤波器,使用双线性变换法 % 通带100Hz--200Hz,截止频率60Hz和240Hz,通带允许最大衰减3dB,阻带应达到的最小衰减30dB % 参数设置 Fs = 1e3 ;% 采样率 wp = [100 200]/(Fs/2); % 通带边缘频率 ws = [60 240]/(Fs/2); % 阻带边缘频率 Rp = 3; % 通带最大衰减 Rs = 30; % 阻带最小衰减 % 计算滤波器阶数和归一化截止频率 [n, wn] = buttord(wp, ws, Rp, Rs, 's'); [b, a] = butter(n, wn, 'bandpass', 'z'); % 双线性变换 [z, p, k] = butter(n, wn, 'bandpass', 'z'); [bs, as] = bilinear(z, p, k, Fs); freqz(b,a); % 绘制滤波器的频率响应图

时间: 2024-02-04 15:02:43 浏览: 155
这段代码是用MATLAB实现的数字滤波器的设计,其中包含了两个例子,一个是使用巴特沃斯滤波器设计带通滤波器,另一个是使用双线性变换法设计带通滤波器。 第一个例子中,先定义了采样频率和滤波器的通带和阻带频率范围,然后使用buttord函数计算出巴特沃斯滤波器的阶数和截止频率,接着使用butter函数设计数字滤波器,最后使用freqz函数绘制滤波器的频率响应图。 第二个例子中,先定义了采样率和滤波器的通带和阻带边缘频率,然后使用buttord函数计算出滤波器的阶数和归一化截止频率,接着使用butter函数设计数字滤波器,并使用双线性变换将其转换为离散时间域中的滤波器,最后使用freqz函数绘制滤波器的频率响应图。 这段代码可以用于数字滤波器的设计和分析,对于信号处理和通信系统等领域有着广泛的应用。
相关问题

对如下代码分析:%低通滤波器设计。wp=pi/3, ws=pi/2 %通带允许最大衰减3dB, 阻带应达到的最小衰减30dB。 clear;clc; % 设计数字低通滤波器 %设计参数 wp = pi/3; % 通带截止频率 ws = pi/2; % 阻带截止频率 Rp = 3; % 通带最大衰减 Rs = 30; % 阻带最小衰减 % 计算通带和阻带边界的归一化频率 wpn = wp/pi; wsn = ws/pi; % 计算数字滤波器的阶数和截止频率 [n,wn] = buttord(wpn,wsn,Rp,Rs); [b,a] = butter(n,wn); % 绘制数字滤波器的幅频响应 [H,w] = freqz(b,a,1024); mag = 20*log10(abs(H)); plot(w/pi,mag);xlabel('归一化频率');ylabel('幅度响应(dB)');title('数字低通滤波器幅频响应');grid on; %在使用双线性变换时,需要先设计一个模拟滤波器,然后再进行变换得到数字滤波器的系数。 %使用butter函数设计了一个模拟低通滤波器,然后使用bilinear函数进行双线性变换,将模拟滤波器转换为数字滤波器 clear;clc; %双线性变换法 wp = pi/3; % 通带截止频率 ws = pi/2; % 阻带截止频率 Rp = 3; % 通带最大衰减 Rs = 30; % 阻带最小衰减 fs = 1000; % 采样频率 [N, Wn] = buttord(wp, ws, Rp, Rs, 's'); % 计算滤波器阶数和归一化截止频率 [b, a] = butter(N, Wn, 'low', 's'); % 计算滤波器系数 [bz, az] = bilinear(b, a, fs); % 双线性变换 freqz(bz, az); % 绘制滤波器幅频响应图 %fvtool函数查看滤波器的频率响应、群延迟 fvtool(bz, az);

这段代码实现了一个数字低通滤波器的设计和绘制,具体流程如下: 1. 设置滤波器的通带截止频率wp、阻带截止频率ws、通带最大衰减Rp、阻带最小衰减Rs。 2. 计算通带和阻带边界的归一化频率wpn和wsn。 3. 利用buttord函数计算出数字滤波器的阶数n和截止频率wn。 4. 利用butter函数计算出数字低通滤波器的分子b和分母a。 5. 利用freqz函数计算数字低通滤波器的频率响应H,并将其转换为dB形式的幅度mag,绘制数字低通滤波器的幅频响应曲线。 6. 利用双线性变换法将模拟低通滤波器转换为数字低通滤波器。 7. 利用freqz函数计算数字滤波器的频率响应,并绘制数字滤波器的幅频响应曲线。 8. 使用fvtool函数可以查看滤波器的频率响应和群延迟。 总之,这段代码实现了数字低通滤波器的设计和绘制,可以用于信号处理中的滤波器设计。其中,双线性变换法是将模拟滤波器转换为数字滤波器的一种方法,可以保持滤波器的频率响应形状不变,但会引入一定的非线性失真和群延迟。

对以下代码进行分析;% 例1,设计一个带通滤波器,其参数为:ws1=0.2*pi;wp1=0.35*pi; wp2=0.65*pi;ws2=0.8*pi;Ap=-3dB, As=-75dB; % 根据阻带要求选择布莱克曼窗。 clear;clc; ws1=0.2*pi; wp1=0.35*pi; wp2=0.65*pi; ws2=0.8*pi; Ap=-3; As=-75; wd=min((wp1-ws1),(ws2-wp2)); wc1=(ws1+wp1)/2; wc2=(ws2+wp2)/2; % 计算窗口长度 N=ceil(11*pi/wd); % 计算窗口 w_bla=(blackman(N+1))'; hd=ideal_lp(wc2,N+1)-ideal_lp(wc1,N+1);%低通 h=hd.*w_bla; % 采用窗函数设计法完成低通滤波器的设计,参数为: wp1=0.35*pi; wp=0.35*pi;ws=0.8*pi;Ap=-3dB, As=-45dB; % 阻带要求是As % 采用窗函数设计法完成低通滤波器的设计 % 采用汉明窗以及ideal_lp函数 % 参数为:wp1=0.35pi; wp=0.35pi; ws=0.8*pi; Ap=-3dB, As=-45dB clear;clc; % 参数设置 wp1 = 0.35*pi; % 通带截止频率1 wp = 0.35*pi; % 通带截止频率2 ws = 0.8*pi; % 阻带截止频率 Ap = 3; % 通带最大衰减 As = 45; % 阻带最小衰减 % 计算滤波器阶数和截止频率 delta_w = ws - wp; delta_p = (10^(Ap/20)-1)/(10^(Ap/20)+1); delta_s = 10^(-As/20); A = -20*log10(min(delta_p,delta_s)); n = ceil((A-8)/(2.285*delta_w/pi)); wc = (wp+ws)/2; % 汉宁窗窗函数设计法 h = fir1(n, wc/pi, hann(n+1)); % 绘制滤波器幅频特性曲线 [H, W] = freqz(h, 1, 1024); figure; plot(W/pi, 20*log10(abs(H)));title('低通滤波器幅频特性曲线');xlabel('频率/\pi');ylabel('幅值/dB'); fvtool(h, 1); clear;clc; % 定义参数 ws = 0.2*pi; % 通带截止频率 wp = 0.35*pi; % 阻带截止频率 Ap = 3; % 通带最大衰减量 As = 50; % 阻带最小衰减量 % 计算数字滤波器阶数和截止频率 [N, wn] = buttord(wp/pi, ws/pi, Ap, As); % 设计数字滤波器b和a分别是分子和分母多项式的系数 [b, a] = butter(N, wn, 'high'); % 绘制滤波器频率响应曲线 freqz(b, a); fvtool(b, a);

此代码实现了两个滤波器的设计,一个是带通滤波器,一个是高通滤波器。 对于带通滤波器,先根据阻带要求选择布莱克曼窗,然后计算窗口长度。接着利用ideal_lp函数得到低通滤波器的理想频率响应,再用窗函数乘上,得到带通滤波器的频率响应。 对于高通滤波器,采用汉宁窗窗函数设计法,先计算滤波器阶数和截止频率,然后用fir1函数得到滤波器系数,最后绘制滤波器的频率响应曲线。 同时,在每个滤波器的设计中,都有对应的参数设置和计算过程,最后用fvtool函数绘制滤波器的幅频特性曲线。
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float DigFil(invar, setic) float invar; int setic; /******************************************************************************/ /* Filter Solutions Version 2009 Nuhertz Technologies, L.L.C. */ /* www.nuhertz.com */ /* +1 602-279-2448 */ /* 3rd Order Band Pass Butterworth */ /* Bilinear Transformation with Prewarping */ /* Sample Frequency = 5.000 KHz */ /* Standard Form */ /* Arithmetic Precision = 4 Digits */ /* */ /* Center Frequency = 300.0 Rad/Sec */ /* Pass Band Width = 20.00 Rad/Sec */ /* */ /******************************************************************************/ /* */ /* Input Variable Definitions: */ /* Inputs: */ /* invar float The input to the filter */ /* setic int 1 to initialize the filter to zero */ /* */ /* Option Selections: */ /* Standard C; Initializable; Internal States; Not Optimized; */ /* */ /* There is no requirement to ever initialize the filter. */ /* The default initialization is zero when the filter is first called */ /* */ /******************************************************************************/ /* */ /* This software is automatically generated by Filter Solutions */ /* no restrictions from Nuhertz Technologies, L.L.C. regarding the use and */ /* distributions of this software. */ /* */ /******************************************************************************/ { float sumnum=0.0, sumden=0.0; int i=0; static float states[6] = {0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0}; static float znum[7] = { -7.968e-09, 0.0, 2.39e-08, 0.0, -2.39e-08, 0.0, 7.968e-09 }; static float zden[6] = { .992, -5.949, 14.88, -19.86, 14.92, -5.981 }; if (setic==1){ for (i=0;i<6;i++) states[i] = [i] = [i]*invar; return 0.0; } else{ sumnum = sumden = 0.0; for (i=0;i<6;i++){ sumden += states[i]*zden[i]; sumnum += states[i]*znum[i]; if (i<5) states[i] = states[i+1]; } states[5] = invar-sumden; sumnum += states[5]*znum[6]; return sumnum; } }

clc; clear; close all; % 定义参数 fc = 2e3; % 载波频率 fs = 64 * fc; % 采样频率 T = 8 / fc; % 基带信号周期 Ts = 1 / (2 * fc); % 输入信号周期 B = 0.5 / T; % 基带带宽 BbTb = 0.5; % 3dB带宽 % 生成数字序列和基带信号 data = [0 0 1 0 1 0 1 0]; baseband = generate_baseband(data, fs, T); % GMSK调制 modulated_signal = gmsk_modulation(baseband, fc, fs, B, BbTb); % 绘制调制后的波形 figure(1); t = 0:1/fs:length(modulated_signal)/fs-1/fs; plot(t, modulated_signal); xlabel('时间/s'); ylabel('幅度'); title('GMSK调制波形00101010'); % 生成基带信号的函数 % 输入参数: % data: 数字序列 % fs: 采样频率 % T: 基带信号周期 % 输出参数: % baseband: 基带信号 function baseband = generate_baseband(data, fs, T) baseband = zeros(1, length(data) * fs * T); for i = 1:length(data) if data(i) == 0 baseband((i-1)*fs*T+1:i*fs*T) = -1; else baseband((i-1)*fs*T+1:i*fs*T) = 1; end end end % GMSK调制的函数 % 输入参数: % baseband: 基带信号 % fc: 载波频率 % fs: 采样频率 % B: 基带带宽 % BbTb: 3dB带宽 % 输出参数: % modulated_signal: 调制信号 function modulated_signal = gmsk_modulation(baseband, fc, fs, B, BbTb) kf = B / (2*pi); % 调制指数 bt = 0:1/fs:length(baseband)/fs-1/fs; % 基带信号时间序列 gaussian = gausspuls(bt, B/(2*pi*BbTb), 2.5); % 高斯滤波器 baseband_f = filter(gaussian, 1, baseband); % 进行滤波 cumulative_freq = cumsum(baseband_f) / fs * kf; % 计算累积频偏 t = 0:1/fs:length(baseband_f)/fs-1/fs; % 调制信号时间序列 phasor = exp(1j*(2*pi*fc*t + 2*pi*cumulative_freq)); % 产生载波相位 modulated_signal = real(baseband_f .* phasor); % 进行相乘运算,得到调制信号 end % 自定义高斯滤波器函数 % 输入参数: % t: 时间序列 % B: 带宽 % alpha: 音频信号系数 % 输出参数: % g: 高斯函数 function gaussian = gausspuls(t, B, alpha) gaussian = (2 * pi * B * t) .^ alpha .* exp(-(2 * pi * B * t) .^ 2 / (2 * log(2))); end

分析如下代码;clear;clc; % 滤波器要求 wp = 2*pi*10e3; % 通带截止频率 ws = 2*pi*12e3; % 阻带起始频率 Rp = 0.5; % 通带最大衰减 Rs = 30; % 阻带最小衰减 % 计算滤波器参数 [n, wn] = buttord(wp, ws, Rp, Rs, 's'); % 巴特沃斯滤波器的阶数和截止频率 [b, a] = butter(n, wn, 's'); % 巴特沃斯滤波器的分子和分母 % 绘制幅频响应曲线 w = linspace(0, 2*pi*20000, 1000); [h, f] = freqs(b, a, w); mag = 20*log10(abs(h));%dB phase = angle(h); figure; subplot(2,1,1);plot(f/(2*pi), mag);title('低通Butterworth滤波器幅频特性');xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度响应(dB)'); subplot(2,1,2);plot(f/(2*pi), phase);title('低通Butterworth滤波器相频特性');xlabel('频率(Hz)');ylabel('相位(度)'); % 输出滤波器参数 disp('滤波器阶数:');disp(n); disp('滤波器截止频率(Hz):');disp(wn/(2*pi)); % 双线性变换法 % 计算规格化频率 wp_norm = wp/(2*pi); ws_norm = ws/(2*pi); % 计算滤波器阶数 [n, Wn] = buttord(wp_norm, ws_norm, Rp, Rs, 's'); % 计算模拟Butterworth滤波器的分母和分子多项式系数 [b, a] = butter(n, Wn, 's'); % 采样频率 fs = 2*wp; [bz, az] = bilinear(b, a, fs); %频率响应 [H, w] = freqz(bz, az, 1024); f = w/(2*pi)*fs; H_db = 20*log10(abs(H)); % 绘制幅频特性 figure; subplot(2,1,1);plot(f, H_db);title('低通Butterworth滤波器幅频特性');xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度响应(dB)'); % 绘制相频特性 phi = unwrap(angle(H))*180/pi; subplot(2,1,2);plot(f, phi);title('低通Butterworth滤波器相频特性');xlabel('频率(Hz)');ylabel('相位(度)');

一、设计缘由本文采用的是汉宁窗来设计滤波器,窗函数的好处如下:窗函数可以控制滤波器的频率响应:窗函数通常用于在频域上调整FIR滤波器的频率响应,从而满足设计要求。不同的窗函数具有不同的频域特性,因此选择合适的窗函数可以产生所需的滤波器响应。窗函数可以控制滤波器的截止频率:FIR滤波器通常通过选择截止频率来滤除信号中的不需要的频率成分。窗函数可以控制滤波器的截止频率,使滤波器具有所需的通带和阻带特性。窗函数可以改善滤波器的性能:使用窗函数可以改善滤波器的幅度响应和相位响应的性能,从而减少滤波器的失真和波纹。二、设计步骤1)确定选用的窗函数选择窗函数-要根据过度带宽和阻带最小衰减来选取合适的窗函数,本文以汉宁窗为例。六种窗函数的基本参数窗函数类型 旁瓣峰值/dB 过度带宽 阻带最小衰减/dB矩形窗     -13 -21三角窗 -25 -25汉宁窗 -31 -44汉明窗 -41 -53布莱克曼窗 -57 -74凯赛窗 -57 -80本题目中的通带下截止频率为400Hz,阻带下截止频率为350Hz,因此,过度带宽B为(经过归一化处理)。通过计算可得到窗函数需要的阶数N为124阶。2)构造希望逼近的频率响应函数,即理想滤波器的上下截止频率近似位于最终设计的FIRBF的过渡带宽的中心频率点,幅度函数衰减一半(约-6dB)。截止频率一般取。3)计算。直接使用MATLAB中的fir1函数,hn=fir1(N-1,wc,hanning(N))注意:fir1函数默认选用hamming窗。三、MATLAB实现代码如下clcclear%% ****************************settings*****************************fs=2000; %采样频率 fpl=400;fpu=500; %通带频率fsl=350;fsu=550; %阻带频率wpl=2*pi*fpl/fs;wpu=2*pi*fpu/fs; %通带角频率(归一化)wsl=2*pi*fsl/fs;wsu=2*pi*fsu/fs; %阻带角频率Bt=wpl-wsl; %过渡带带宽N0=ceil(6.2*pi/Bt); %计算滤波器的阶数wc=[(wpl+wsl)/2/pi,(wpu+wsu)/2/pi]; %计算理想带通滤波器截止频率N=N0+mod(N0+1,2); %保证长度为奇数 f1=450;f2=600;T=1; %时宽1sL=round(T*fs); %采样点个数 %% *****************************filter settings**********************n=0:N-1; hn=fir1(N-1,wc,hanning(N)); %调用fir1计算带通滤波器的h(n)[H,w]=freqz(hn,1,L); %计算频率响应函数 figure(1)magH=20*log10(abs(H)/max(abs(H))); %幅频响应subplot(311);stem(n,hn,'.');xlabel('n');ylabel('h(n)');title('汉宁窗FIR-BPF的单位脉冲响应');subplot(312);plot(w/pi*fs/2,magH);title('汉宁窗FIR-BPF的幅频响应')xlabel('频率/Hz');ylabel('20lg|Hg(e^j^\omega)|/max(|Hg(e^j^\omega)|)');grid onsubplot(313)plot(w/pi*fs/2,unwrap(angle(H))); %相频响应title('汉宁窗FIR—BPF的相频响应')xlabel('频率/Hz');ylabel('相位/rad')grid on figure(2);z=roots(hn);zplane(z,[])title('汉宁窗FIR-BPF的零极点分布图');legend('零点','极点');grid on; %% ******************************filter signals (time)**********************dt=1/fs;%t=0:dt:(L-1)*dt;t=linspace(0,T,L);x1=sin(2*pi*f1*t);x2=sin(2*pi*f2*t);x=x1+x2;% y=filter(hn,1,x);y=filtfilt(hn,1,x);% 解决滤波器时延% y=conv(hn,x); figure(3);subplot(411);plot(t,x1);title('450Hz正弦信号x1(t)');xlabel('t/s');ylabel('x1(t)'); subplot(412);plot(t,x2);xlabel('t/s');ylabel('x2(t)');title('600Hz正弦信号x2(t)'); subplot(413);plot(t,x);title('混合信号x(t)');xlabel('t/s');ylabel('x(t)'); subplot(414);% t1=0:dt:(L+124-1)*dt;plot(t,y);xlabel('t/s');ylabel('y(t)');title('滤波信号y(t)'); %% ***************************filter signals (frequnecy)***********************M=length(x);X=abs(fftshift(fft(x./(L))));x_fs=linspace(-fs/2,fs/2-1,L);% x_fs=(0:M-1)*fs/M-fs/2; %频率向量Y=abs(fftshift(fft(y./(L)))); figure(4);subplot(211);plot(x_fs,X);xlabel('Frequency'); ylabel('Amplitude'); title('混合后信号频谱')subplot(212);plot(x_fs,Y);xlabel('Frequency'); ylabel('Amplitude'); title('滤波后信号频谱')四、结果分析下图为MATLAB所绘制的频率响应图,我们可以从相频响应图中看到相位在通带范围内是线性。这是FIR滤波器的一大特点。 下图为FIR滤波器的零极点分布图,可看到大部分零点是在单位圆上的,少部分是在单位圆外的;FIR滤波器在原点z=0处是有N-1个极点,因此FIR滤波器是绝对稳定的。这也是FIR滤波器的一大特点。 下图是对450Hz正弦信号和600Hz正弦信号混合后的信号进行滤波,滤除了600Hz的信号,留下了450Hz的正弦信号。 下图是滤波前和滤波后的频谱图,可以直观的看出450Hz的信号被保留了下来。 五、关于吉布斯效应的分析吉布斯效应:将具有不连续点的周期函数(如矩形脉冲)进行傅立叶级数展开后,选取有限项进行合成。当选取的项数越多,在所合成的波形中出现的峰起越靠近原信号的不连续点。当选取的项数很大时,该峰起值趋于一个常数,大约等于总跳变值的9%。这种现象称为吉布斯效应。(1)在理想特性不连续点ωc附近形成过渡带。过滤带的宽度近似等于 WR(θ)主瓣宽度,Δω=4π/N 。(2)通带内增加了波动,最大的峰值在ωc- 2π/N 处。阻带内产生了余振,最大的负峰在ωc+2π/N处。通带与阻带中波动的情况与窗函数的幅度谱有关。 WR(θ)波动愈快(加大时),通带与阻带内波动愈快, WR(θ)旁瓣的大小直接影响波动的大小。这些影响是对hd(n)加矩形窗引起的,称之为吉布斯效应。 增加矩形窗口的宽度N不能减少吉布斯效应的影响。N的改变只能改变ω坐标的比例和  的绝对大小,不能改变主瓣和旁瓣幅度相对值。加大N并不是减少吉布斯效应的有效方法。寻找合适的窗函数形状,使其谱函数的主瓣包含更多的能量,相应旁瓣幅度就变小了;旁瓣的减少可使通带与阻带波动减少,从而加大阻带的衰减。但这样总是以加宽过渡带为代价的。

clear; clc; close all; imagePath = 'C:\Users\am176\Desktop\图片\等.jpeg'; img = imread(imagePath); % 转换为灰度图并调整尺寸 if size(img, 3) == 3 img = rgb2gray(img); end img = imresize(img, [512, 512]); img_original = im2double(img); % 显示原始图像 figure; imshow(img_original); title('原始图像'); N = 512; % 全息图尺寸 lambda = 632.8e-9; % 波长 (632.8nm) delta_x = 8e-6; % SLM像素尺寸 (单位:米) theta = 30; % 参考光倾斜角度 (单位:度) d = 0.5; % 再现距离 (单位:米) theta_rad = deg2rad(theta); kx = 2*pi/lambda * sin(theta_rad); x = (0:N-1)*delta_x - N*delta_x/2; % 中心对称坐标 % --- 编码 --- A_binary = imbinarize(img_original); % 振幅二值化 phi_random = 2*pi*rand(N); % 随机相位 hologram_detour = A_binary .* exp(1i*phi_random); % --- 再现 --- U_recon_detour = ifft2(ifftshift(hologram_detour)); img_recon_detour = abs(U_recon_detour); img_recon_detour = img_recon_detour / max(img_recon_detour(:)); % 归一化 % --- 显示 --- figure; subplot(1,2,1), imshow(angle(hologram_detour), []); title('迂回相位全息图(相位)'); subplot(1,2,2), imshow(img_recon_detour); title('迂回法再现像'); % --- 参考光生成 --- reference_wave = exp(1i*kx*x); reference_wave = reference_wave.'; % 列向量 % --- 物光波前生成 --- U_object = fftshift(fft2(img_original)); % --- 全息图生成 --- interference = U_object + reference_wave; % 物光 + 参考光 hologram_burch = abs(interference).^2; % 干涉强度 % --- 再现像(带通滤波) --- U_recon_burch = ifft2(ifftshift(hologram_burch)); U_recon_burch_shift = fftshift(U_recon_burch); % 设计带通滤波器 offset = round(N*sin(theta_rad)*lambda/(2*delta_x)); % 频谱偏移量 filter = zeros(N); filter(N/2-offset:N/2+offset, N/2-offset:N/2+offset) = 1; U_filtered = U_recon_burch_shift .* filter; img_recon_burch = abs(ifft2(ifftshift(U_filtered))); img_recon_burch = img_recon_burch / max(img_recon_burch(:)); % --- 显示 --- figure; subplot(1,2,1), imshow(hologram_burch, []); title('博奇全息图'); subplot(1,2,2), imshow(img_recon_burch); title('博奇法再现像'); phi_random_huang = exp(1i*2*pi*rand(N)); % 随机相位调制 U_object_huang = fftshift(fft2(img_original .* phi_random_huang)); % --- 全息图生成 --- interference_huang = U_object_huang + reference_wave; hologram_huang = abs(interference_huang).^2; % --- 再现像(频域滤波) --- U_recon_huang = ifft2(ifftshift(hologram_huang)); U_recon_huang_shift = fftshift(U_recon_huang); U_filtered_huang = U_recon_huang_shift .* filter; % 使用相同滤波器 img_recon_huang = abs(ifft2(ifftshift(U_filtered_huang))); img_recon_huang = img_recon_huang / max(img_recon_huang(:)); % --- 显示 --- figure; subplot(1,2,1), imshow(hologram_huang, []); title('黄氏全息图'); subplot(1,2,2), imshow(img_recon_huang); title('黄氏法再现像'); % --- 核心思想:相位编码 + 双光束干涉 --- % 步骤1: 生成相位模板 phi_lee = angle(fftshift(fft2(img_original))); % 物光相位 % 步骤2: 生成参考光相位 phi_ref_lee = kx*x; % 步骤3: 全息图编码 hologram_lee = 0.5 + 0.5*cos(phi_lee - phi_ref_lee.'); % --- 再现像 --- U_recon_lee = ifft2(ifftshift(hologram_lee)); img_recon_lee = abs(U_recon_lee); img_recon_lee = img_recon_lee / max(img_recon_lee(:)); % --- 显示 --- figure; subplot(1,2,1), imshow(hologram_lee, []); title('李氏全息图'); subplot(1,2,2), imshow(img_recon_lee); title('李氏法再现像'); % 定义计算函数 calcMSE = @(orig, recon) sum((orig(:)-recon(:)).^2) / numel(orig); calcPSNR = @(mse) 10*log10(1/mse); % 迂回法指标 mse_detour = calcMSE(img_original, img_recon_detour); psnr_detour = calcPSNR(mse_detour); % 博奇法指标 mse_burch = calcMSE(img_original, img_recon_burch); psnr_burch = calcPSNR(mse_burch); % 黄氏法指标 mse_huang = calcMSE(img_original, img_recon_huang); psnr_huang = calcPSNR(mse_huang); % 李氏法指标 mse_lee = calcMSE(img_original, img_recon_lee); psnr_lee = calcPSNR(mse_lee); % 输出结果 fprintf('=============== 质量评价结果 ===============\n'); fprintf('方法\t\tMSE\t\tPSNR(dB)\n'); fprintf('迂回法\t\t%.4f\t%.2f\n', mse_detour, psnr_detour); fprintf('博奇法\t\t%.4f\t%.2f\n', mse_burch, psnr_burch); fprintf('黄氏法\t\t%.4f\t%.2f\n', mse_huang, psnr_huang); fprintf('李氏法\t\t%.4f\t%.2f\n', mse_lee, psnr_lee); 用matlab软件标注各个代码的作用

%% CIC插值滤波器完整设计 % 作者:深度思考 | 最后更新:2024年7月15日 %% 系统参数设置 clear all; close all; clc; fs_in = 1.28e6; % 原始采样率 fs_out = 30.72e6; % 目标采样率 R = fs_out / fs_in; % 总插值倍数24 BW = 1.08e6; % 信号带宽 M = 1; % 差分延迟 N_stages = 5; % CIC级数 %% 多级CIC分解(3×2×4) R_stages = [3, 2, 4]; % 三级分解 assert(prod(R_stages)==R, '插值因子分解错误'); %% 多级CIC滤波器初始化 % 第一级CIC(3倍插值) cic1 = dsp.CICInterpolator(R_stages(1), M, N_stages); % 第二级CIC(2倍插值) cic2 = dsp.CICInterpolator(R_stages(2), M, N_stages); % 第三级CIC(4倍插值) cic3 = dsp.CICInterpolator(R_stages(3), M, N_stages); %% 计算CIC增益 stage_gains = (R_stages*M).^N_stages; total_gain = prod(stage_gains); % 总增益(3*1)^5 * (2*1)^5 * (4*1)^5 %% 补偿滤波器设计 % 设计参数 N_comp = 128; % 补偿滤波器阶数 passband_edge = BW; % 通带截止 stopband_edge = fs_in/2; % 阻带起始 % 生成频率响应模板 f = linspace(0, fs_out/2, 1000); H_cic = abs(freqz(cic3, f, fs_out)); % 获取CIC响应 % 构建补偿响应(仅补偿通带) comp_response = ones(size(f)); valid_band = f <= passband_edge; comp_response(valid_band) = 1./(H_cic(valid_band)/max(H_cic)); % FIR补偿滤波器设计 comp_filter = firpm(N_comp, [0 passband_edge/2 stopband_edge fs_out/2]/(fs_out/2),... [0 1 0 0], comp_response(1:end/2)); %% 完整信号链 signal_chain = dsp.FilterChain(... cic1, ... cic2, ... cic3, ... dsp.FIRFilter(comp_filter'), ... dsp.Scale(1/total_gain)... ); %% 测试信号生成 t = 0:1/fs_in:1e-4; % 0.1ms时基 f1 = 0.3e6; f2 = 0.8e6; % 测试频率 x = 0.7*sin(2*pi*f1*t) + 0.3*sin(2*pi*f2*t); %% 信号处理流程 y = signal_chain(x'); %% 频谱分析 figure('Position', [100 100 1200 800]) % 输入频谱 subplot(2,2,1) pwelch(x, [],[], [], fs_in) title('输入信号频谱') xlim([0 fs_in/2]) 错误使用 firpminit (line 65) 每个频带应有一个权重。 出错 firpm (line 139) [nfilt,ff,grid,des,wt,ftype,sign_val,hilbert,neg] = firpminit(order, ff, aa, varargin{:}); 出错 test (line 48) comp_filter = firpm(N_comp, [0 passband_edge/2 stopband_edge fs_out/2]/(fs_out/2),... 如何修改错误

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牛顿切线法和牛顿割线法是数值分析中用于求解方程近似根的两种迭代方法。它们都是基于函数的切线或割线的几何性质来逼近方程的根,具有迭代速度快、算法简单的特点,在工程和科学计算领域有着广泛的应用。 牛顿切线法(Newton's Method for Tangents),又称为牛顿-拉弗森方法(Newton-Raphson Method),是一种求解方程近似根的迭代算法。其基本思想是利用函数在某点的切线来逼近函数的根。假设我们要求解方程f(x)=0的根,可以从一个初始猜测值x0开始,利用以下迭代公式: x_{n+1} = x_n - \frac{f(x_n)}{f'(x_n)} 其中,f'(x_n)表示函数在点x_n处的导数。迭代过程中,通过不断更新x_n值,逐渐逼近方程的根。 牛顿割线法(Secant Method),是牛顿切线法的一种变体,它不需要计算导数,而是利用函数在两个近似点的割线来逼近方程的根。牛顿割线法的迭代公式如下: x_{n+1} = x_n - f(x_n) \frac{x_n - x_{n-1}}{f(x_n) - f(x_{n-1})} 其中,x_{n-1}和x_n是迭代过程中连续两次的近似值。牛顿割线法相比牛顿切线法,其优点在于不需要计算函数的导数,但通常收敛速度会比牛顿切线法慢一些。 在实际应用中,这两种方法都需要注意迭代的起始点选择,否则可能会导致迭代过程不收敛。同时,这两种方法都是局部收敛方法,即它们只能保证在初始点附近有足够的近似根时才收敛。 关于例题和程序,牛顿切线法和牛顿割线法都可以通过编程实现。通常在编程实现时,需要输入函数的表达式、初始猜测值、迭代次数限制以及误差容忍度等参数。程序会根据这些输入,通过循环迭代计算,直到满足误差容忍度或达到迭代次数限制为止。 在编程实现过程中,需要注意以下几点: 1. 初始猜测值的选择对迭代的收敛性有较大影响,需要根据具体问题来合理选择。 2. 当迭代过程中遇到函数值或导数值过大、过小,或者分母趋近于零时,需要进行适当的数值处理,以避免数值不稳定或除以零的错误。 3. 对于不同的方程和函数,可能需要选择不同的迭代终止条件,如设定一个误差值或迭代次数上限。 牛顿法(包含牛顿切线法和牛顿割线法)是一类非常强大的数值解法,尤其适用于求解非线性方程,其基本原理和程序实现的知识点在理工科的许多领域都有着广泛的应用,是数值分析领域的一个基石。 请注意,本知识点仅涵盖标题和描述中提到的内容,压缩包子文件列表中的信息并未提供,因此无法提供相关内容的知识点。
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