摘要：傳統(tǒng)的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)過程復(fù)雜，計(jì)算工作量大，濾波特性調(diào)整困難，影響了它的應(yīng)用。本文介紹了一種利用MATLAB信號(hào)處理工具箱（SignalProcessingToolbox）快速有效的設(shè)計(jì)由軟件組成的常規(guī)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法。給出了使用MATLAB語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和利用信號(hào)處理工具箱的FDATool工具進(jìn)行界面設(shè)計(jì)的詳細(xì)步驟。利用MATLAB設(shè)計(jì)濾波器，可以隨時(shí)對(duì)比設(shè)計(jì)要求和濾波器特性調(diào)整參數(shù)，直觀簡便，極大的減輕了工作量，有利于濾波器設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。本文還介紹了如何利用MATLAB環(huán)境下的仿真軟件Simulink對(duì)所設(shè)計(jì)的濾波器進(jìn)行模擬仿真。

關(guān)鍵詞：數(shù)字濾波器MATLABFIRIIR

引言：

在電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)和二次控制中，很多信號(hào)的處理與分析都是基于對(duì)正弦基波和某些整次諧波的分析，而系統(tǒng)電壓電流信號(hào)（尤其是故障瞬變過程）中混有各種復(fù)雜成分，所以濾波器一直是電力系統(tǒng)二次裝置的關(guān)鍵部件【1】。目前微機(jī)保護(hù)和二次信號(hào)處理軟件主要采用數(shù)字濾波器。傳統(tǒng)的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)使用繁瑣的公式計(jì)算，改變參數(shù)后需要重新計(jì)算，在設(shè)計(jì)濾波器尤其是高階濾波器時(shí)工作量很大。利用MATLAB信號(hào)處理工具箱（SignalProcessingToolbox）可以快速有效的實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與仿真。

1數(shù)字濾波器及傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

數(shù)字濾波器可以理解為是一個(gè)計(jì)算程序或算法，將代表輸入信號(hào)的數(shù)字時(shí)間序列轉(zhuǎn)化為代表輸出信號(hào)的數(shù)字時(shí)間序列，并在轉(zhuǎn)化過程中，使信號(hào)按預(yù)定的形式變化。數(shù)字濾波器有多種分類，根據(jù)數(shù)字濾波器沖激響應(yīng)的時(shí)域特征，可將數(shù)字濾波器分為兩種，即無限長沖激響應(yīng)（IIR）濾波器和有限長沖激響應(yīng)（FIR）濾波器。

一、引言

廣播電視用的帶通濾波器具有頻率選擇過濾雜波的作用，其能對(duì)特定頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除，讓發(fā)射機(jī)能發(fā)送比較純正的載波，實(shí)現(xiàn)廣播電視節(jié)目較高質(zhì)量的視聽效果。濾波器通常在發(fā)射機(jī)輸出端與天線之間設(shè)置，是廣播電視發(fā)射系統(tǒng)中不可或缺的重要設(shè)備之一。本人結(jié)合“村村通”鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站裝機(jī)的案例，講述廣西地面數(shù)字電視濾波器故障的修復(fù)過程。

二、故障現(xiàn)象

凱騰四方50W數(shù)字電視發(fā)射機(jī)（如圖1），裝機(jī)接好信號(hào)源和發(fā)射機(jī)線路后，開機(jī)調(diào)試好設(shè)備。但發(fā)射機(jī)總是反射功率過大，設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，功率開不起，調(diào)試軟件上輸出停播位告警。

三、故障分析

故障篩查，檢查發(fā)射機(jī)接線正確，復(fù)查調(diào)試環(huán)節(jié)也不存在問題。試著把發(fā)射機(jī)濾波器去掉，發(fā)射機(jī)出口饋線直接接天線，這時(shí)開啟發(fā)射機(jī)功率啟動(dòng)并能正常的發(fā)射信號(hào)，接收該信號(hào)也能正常的播放節(jié)目。從而確認(rèn)該凱騰四方發(fā)射機(jī)功率開不起是因?yàn)橹虚g環(huán)節(jié)的濾波器存在問題。濾波器一般在供應(yīng)商出廠的時(shí)候都有合格檢測，但在運(yùn)輸途中磕磕碰碰可能會(huì)出現(xiàn)問題。診斷濾波器的故障情況，需要用天饋線測試儀測試其駐波比。該凱騰四方數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的濾波器是為36CH頻道過濾雜波，該頻道對(duì)應(yīng)的中心頻點(diǎn)是698MHz，用AnritsuS332D天饋線測試儀進(jìn)行檢測，測試步驟：1.打開天饋線測試儀S332D，選擇頻率-駐波比模式，設(shè)置頻率檢測范圍：起始頻率F1=680MHz，終止頻率F2==720MHz；設(shè)置振幅底線=1，頂線=5。儀器RFOUT口接上測試線，測試線另一端接上標(biāo)阻，按儀器上的STARTCAL鍵進(jìn)行校準(zhǔn)。2.儀器校準(zhǔn)成功后按HOLD鍵，暫停掃描。摘掉標(biāo)阻，測試線直接連接到濾波器輸入端In口，濾波器輸出端Out口接上50Ω電阻模塊。3.按儀器上RUN鍵開始測試濾波器駐波比。按MARKER鍵標(biāo)記節(jié)點(diǎn)M1=698MHz，測試出結(jié)果：該濾波器在698MHz頻率處，駐波比達(dá)到3.27（如圖2）。駐波比是用來表示天線、濾波器和電波發(fā)射臺(tái)是否匹配的一個(gè)數(shù)值。駐波比等于1時(shí)，表示阻抗完全匹配，此時(shí)高頻能量全部能輻射出去，沒有能量的反射損耗；駐波比為無窮大時(shí)，表示全反射，能量完全沒有輻射出去。該凱騰四方濾波器的駐波比為3.27，按照駐波反射的換算（SWR為駐波比）：功率反射率===28%發(fā)射機(jī)功率反射達(dá)到28%，反射過大設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。所以要調(diào)節(jié)修復(fù)濾波器，讓其駐波比的值接近1，減少發(fā)射機(jī)的功率反射。

摘要：探討了一種并聯(lián)有源電力濾波器的交流側(cè)濾波電感優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法；并應(yīng)用于一臺(tái)15kVA并聯(lián)有源電力濾波器的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：諧波；有源電力濾波器；濾波電感設(shè)計(jì)

引言

并聯(lián)有源電力濾波器是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波和補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置，近年來，有源電力濾波器的理論研究和應(yīng)用均取得了較大的成功。對(duì)其主電路（VSI）參數(shù)的設(shè)計(jì)也進(jìn)行了許多探討[1][2][3]，但是，目前交流側(cè)濾波電感還沒有十分有效的設(shè)計(jì)方法，然而該電感對(duì)有源濾波器的補(bǔ)償性能十分關(guān)鍵[2]。本文通過分析有源電力濾波器的交流側(cè)濾波電感對(duì)電流補(bǔ)償性能的影響，在滿足一定效率的條件下，探討了該電感的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，仿真和實(shí)驗(yàn)初步表明該方法是有效的。

圖1

1三相四線并聯(lián)型有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)與工作原理

110kV及以上線路單相PT多采用電容式，由于高頻保護(hù)及載波通訊的需要，在分壓器回路中串接結(jié)合濾波器，無結(jié)合濾波器時(shí)應(yīng)將通訊端子與接地端子短接。有關(guān)規(guī)程規(guī)定該回路嚴(yán)禁開路，開路將對(duì)一次、二次設(shè)備造成嚴(yán)重的后果。近年來筆者曾接觸過兩次由于結(jié)合濾波器回路開路導(dǎo)致單相PT接線盒內(nèi)絕緣板擊穿的事故，雖然PT本體未造成損壞，但也造成了整條線路短時(shí)停電，下面就此作一分析。

1事故概況

1.1值班員發(fā)現(xiàn)110kV線路單相PT接線盒處有漏油現(xiàn)象，申請(qǐng)線路停電，打開接線盒檢查，發(fā)現(xiàn)通訊端子與接地端子之間絕緣板放電擊穿漏油，將通訊端子與接地端子短接，更換絕緣板后送電正常。

1.2值班員巡視發(fā)現(xiàn)220kV單相PT引至結(jié)合濾波器的連線松動(dòng)掉下，接線盒處有滲油現(xiàn)象，停用該通道高頻保護(hù)，緊固連線、更換絕緣板后送電正常。

2事故原因分析

兩次事故有其共性，一次由于110kV線路無結(jié)合濾波器，基建施工單位未將通訊端子與接地端子短接，另一次是由于引線松動(dòng)，兩次都導(dǎo)致分壓回路開路，致使通訊端子處電壓升高，與接地端子間絕緣擊穿，導(dǎo)致漏油。

編者按：本文主要從引言；濾波器的設(shè)計(jì)分析；數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析；數(shù)字濾波器的性能指標(biāo)；結(jié)果與結(jié)論進(jìn)行論述。其中，主要包括：數(shù)字濾波已經(jīng)成為了廣泛使用的濾波方式、濾波器的分類從單位脈沖相應(yīng)長度上可以分為FIR濾波器和IIR濾波器、級(jí)聯(lián)型將系統(tǒng)函數(shù)H(z)因式分解為較低的二階節(jié)的乘積、直接型按給出的差分方程直接實(shí)現(xiàn)、并聯(lián)型將系統(tǒng)函數(shù)H(z)因式分解為雙二階之和、有限長字效應(yīng)對(duì)零點(diǎn)極點(diǎn)的影響、濾波器階數(shù)在量化中的影響、濾波器結(jié)構(gòu)對(duì)誤差的影響、直接型量化影響、級(jí)聯(lián)型量化影響、并聯(lián)型量化影響、直接型靈敏度快靈敏度快多，環(huán)路多量化后變化大等，具體請(qǐng)?jiān)斠姟?/p>

1引言

隨著濾波器的應(yīng)用，數(shù)字濾波已經(jīng)成為了廣泛使用的濾波方式。在實(shí)際的儲(chǔ)存過程與運(yùn)算過程中，量化誤差不可避免。本文基于數(shù)字濾波器的極點(diǎn)零點(diǎn)的分析，研究了不同結(jié)構(gòu)與階數(shù)的數(shù)字濾波器的有限字長的效應(yīng)影響。

2.濾波器的設(shè)計(jì)分析

濾波器的分類從單位脈沖相應(yīng)長度上可以分為FIR濾波器和IIR濾波器.IIR濾波器能夠以較低的階數(shù)達(dá)到預(yù)期的效果,但它為遞歸結(jié)構(gòu),在定點(diǎn)DSP上實(shí)現(xiàn)時(shí)受計(jì)算精度的影響,可能出現(xiàn)振蕩;而FIR濾波器是非遞歸結(jié)構(gòu),總是穩(wěn)定的,且具有嚴(yán)格的線性相移。

3數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

摘要：介紹一個(gè)SDRSoftwareDefinedRadio多功能地面站發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：SDR地面站數(shù)字上變頻器Inverse-SINC預(yù)補(bǔ)償濾波

隨著A／D／A器件與DSP處理器的迅速發(fā)展，使得軟件無線電技術(shù)廣泛地應(yīng)用于陸上移動(dòng)通信、衛(wèi)星移動(dòng)通信與全球定位系統(tǒng)等。本文利用軟件無線電的思路，針對(duì)中科院創(chuàng)新一號(hào)低軌移動(dòng)小衛(wèi)星多功能地面站設(shè)計(jì)的具體要求，研制了一套基于軟件無線電技術(shù)的多信道發(fā)射機(jī)設(shè)備。該地面站發(fā)射系統(tǒng)數(shù)字基帶部分采用全軟件化設(shè)計(jì)，核心部件是可編程的DSP及FPGA，可同時(shí)處理三路信號(hào)。該設(shè)備具有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：多模工作；無線通信系統(tǒng)可升級(jí)；發(fā)射配置動(dòng)態(tài)更改。該設(shè)備可根據(jù)實(shí)際需要靈活配置系統(tǒng)，適用范圍大大擴(kuò)展。

1系統(tǒng)構(gòu)成

SDR地面站發(fā)射系統(tǒng)如圖1所示。該系統(tǒng)的發(fā)射速率為2．4kbps窄帶、2．4kbps擴(kuò)頻、19．2kbps窄帶或它們混合的速率。中頻分別為18．45MHz、20MHz、21．85MHz。DAC的采樣頻率為78．336MHz。發(fā)射系統(tǒng)中FPGA實(shí)現(xiàn)FIFO、信道編碼、擴(kuò)頻、內(nèi)插濾波、數(shù)字上變頻、信道合成、DAC預(yù)補(bǔ)償濾波器等功能。這些功能都集成在一片XilinxVirtexII芯片中。

2FPGA部分功能模塊

1課程教學(xué)內(nèi)容

“數(shù)字信號(hào)處理”課程涉及眾多理論和方法，如何在可視化系統(tǒng)中將其系統(tǒng)展示具有一定挑戰(zhàn)性。經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐，我們將該課程劃分為3個(gè)模塊，即信號(hào)采集、信號(hào)分析和信號(hào)處理，分步進(jìn)行講授。信號(hào)采集部分。采用相應(yīng)傳感器及調(diào)理電路，獲取合理幅值的模擬信號(hào)，依據(jù)奈奎斯特采樣定理，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以便后續(xù)處理。信號(hào)分析部分。借助傅里葉變換等分析工具，對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域和頻域分析，提取信號(hào)特征。信號(hào)處理部分。針對(duì)信號(hào)特征，設(shè)計(jì)各種類型的濾波器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波處理。圖1所示，即為“數(shù)字信號(hào)處理”課程的教學(xué)內(nèi)容。

2課程可視化系統(tǒng)架構(gòu)

“數(shù)字信號(hào)處理”課程的可視化系統(tǒng)主要包含信號(hào)采集、信號(hào)分析、信號(hào)處理三部分，以矩形脈沖信號(hào)、脈搏信號(hào)和聲音信號(hào)為處理對(duì)象。系統(tǒng)整個(gè)架構(gòu)示于圖2。2．1信號(hào)采集系統(tǒng)。信號(hào)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示于圖3。圖3信號(hào)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用虛擬儀器原理及其設(shè)計(jì)思想，以個(gè)人計(jì)算機(jī)硬件和Windows操作系統(tǒng)為依托，借助藍(lán)牙無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的無線傳輸，利用LabVIEW2010設(shè)計(jì)系統(tǒng)采集程序，從而將下位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)引入個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，然后利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的存儲(chǔ)、運(yùn)算和顯示能力實(shí)現(xiàn)信號(hào)的保存和實(shí)時(shí)地顯示。一個(gè)脈搏信號(hào)采集和顯示界面如圖4所示。2．2信號(hào)分析系統(tǒng)。以矩形脈沖信號(hào)和脈搏信號(hào)為處理對(duì)象，建立三維傅里葉變換動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)，通過動(dòng)態(tài)疊加展示傅里葉變換實(shí)質(zhì)，進(jìn)而展示信號(hào)頻域分析過程。根據(jù)傅里葉變換可知，任何連續(xù)測量的時(shí)域信號(hào)，都可以表示為不同頻率的正弦波信號(hào)的疊加。本設(shè)計(jì)以頻率為255Hz的矩形脈沖為處理對(duì)象，可以將其分解成N個(gè)正弦波(或者余弦波)疊加而成的。取若干個(gè)變換后的頻率分量進(jìn)行疊加，也就是對(duì)其進(jìn)行傅里葉逆變換，將矩形脈沖的頻域表示形式變換為時(shí)域表示形式，觀察其逆變換后的波形并與原始矩形波形對(duì)照，進(jìn)而分析傅里葉變換實(shí)質(zhì)及頻域分析過程。將矩形脈沖做256點(diǎn)的FFT變換，并進(jìn)行1-16，1-32，1-48……1-256順序疊加，觀測疊加結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)取低頻16點(diǎn)時(shí)其疊加時(shí)域波形即具有矩形脈沖信號(hào)輪廓，隨著疊加點(diǎn)數(shù)的增加其時(shí)域波形越來越逼近矩形信號(hào)，高頻分量對(duì)時(shí)域波形邊沿影響明顯，如圖5所示。2．3信號(hào)處理系統(tǒng)。該濾波器可視化教學(xué)系統(tǒng)主要完成如下四個(gè)方面功能:①顯示零極點(diǎn)變化對(duì)濾波器性能的影響。通過零極點(diǎn)在單位圓上的變化，觀察濾波器幅頻特性和相頻特性的變化，以及脈沖信號(hào)和聲音信號(hào)的改變。②設(shè)計(jì)低通、高通、帶通和帶阻濾波器，從時(shí)域和頻域觀測其對(duì)信號(hào)的作用。③相頻特性對(duì)濾波器性能的影響。設(shè)計(jì)濾波參數(shù)相同的IIR濾波器、FIR濾波器和零相位濾波器，觀察其相頻特性的區(qū)別，進(jìn)而對(duì)比分析將脈沖信號(hào)和聲音信號(hào)通過三類濾波器后的變化。④濾波器階數(shù)對(duì)濾波器性能的影響至關(guān)重要，觀測相同類型濾波器不同階數(shù)和不同類型濾波器相同階數(shù)時(shí)濾波器性能的變化以及它們對(duì)信號(hào)的產(chǎn)生的影響。具體界面如圖6所示。

3結(jié)語

本文按照“數(shù)字信號(hào)處理”課程的知識(shí)體系，以矩形脈沖信號(hào)、生理脈搏信號(hào)、聲音信號(hào)為處理對(duì)象，借助可視化開發(fā)軟件Matlab和LabVIEW平臺(tái)，并結(jié)合藍(lán)牙無線傳輸技術(shù)，設(shè)計(jì)出一套完整的可視化系統(tǒng)。借助該系統(tǒng)學(xué)生能夠生動(dòng)直觀的觀測到信號(hào)采集、無線傳輸、分析及處理的全過程，通過聽覺和視覺感受不同處理手段對(duì)信號(hào)的影響。通過課堂教學(xué)、學(xué)生反饋和成績統(tǒng)計(jì)等手段分析，認(rèn)為采用該系統(tǒng)進(jìn)行可視化教學(xué)，對(duì)改變教師的教授方式、幫助學(xué)生理解數(shù)字信號(hào)處理知識(shí)有著積極的作用和影響。

摘要：諧波主要是由稱為諧波源的大功率換流設(shè)備（包括化工電解整流設(shè)備）及其它非線性負(fù)荷產(chǎn)生，諧波源產(chǎn)生的諧波不但危及電網(wǎng)及其它電力用戶而且也危及自身，因此諧波的治理是十分必要且有實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益的。本文以滏陽化工廠為實(shí)例對(duì)諧波的產(chǎn)生及治理方案進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞：諧波造成的危害系統(tǒng)接線

1諧波造成的危害

諧波主要是由稱為諧波源的大功率換流設(shè)備（包括化工電解整流設(shè)備）及其它非線性負(fù)荷產(chǎn)生，諧波源產(chǎn)生的諧波不但危及電網(wǎng)及其它電力用戶而且也危及自身，因此諧波的治理是十分必要且有實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益的。本文以滏陽化工廠為實(shí)例對(duì)諧波的產(chǎn)生及治理方案進(jìn)行了分析研究。

該化工廠由郝村站供電，站內(nèi)裝設(shè)三組共10．8Mvar并聯(lián)電容器，分別串聯(lián)有4．5％，7％和12％電抗率的電抗器，分別用于限制五次及以上、四次及以上、三次及以上高次諧波放大并分別對(duì)五次諧波、四次諧波、三次諧波形成不完全濾波。

投運(yùn)后電容器出現(xiàn)嚴(yán)重過負(fù)荷，噪音異常，個(gè)別電容器投運(yùn)不久就發(fā)生鼓肚現(xiàn)象，后測試發(fā)現(xiàn)母線諧波電壓和電容器回路諧波電流嚴(yán)重超標(biāo)，為防止設(shè)備進(jìn)一步損壞，將10．8Mvar電容器全部退出運(yùn)行。

摘要：超高功率電弧爐在正常生產(chǎn)時(shí)會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成高次諧波、電壓閃變、電壓波動(dòng)、三相電壓及電流不平衡、功率因數(shù)低等不利影響，而且超過電能質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)國家標(biāo)準(zhǔn)。本文逐項(xiàng)進(jìn)行定性分析，并對(duì)幾種常見型式的SVC裝置作比較，無源與有源濾波的應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展作了闡述，以形成一個(gè)完整的概念和防護(hù)方法。

關(guān)鍵詞：超高功率電弧爐高次諧波電壓閃變電壓波動(dòng)

現(xiàn)代煉鋼電弧爐的基本功能是將盡可能多的電功率輸入到熔池內(nèi)，以獲得高的生產(chǎn)率和低的物料、能量消耗以及好的環(huán)保指標(biāo)。煉鋼電弧爐按其噸鋼平均變壓器額定容量,或單位爐膛面積平均變壓器額定容量分為普通功率(RP)、高功率(HP)和超高功率(UHP)三種。超高功率電弧爐概念自70年代提出，目標(biāo)在于極大地提高電弧爐煉鋼的生產(chǎn)率和降低成本，開創(chuàng)了電弧爐煉鋼技術(shù)發(fā)展新紀(jì)元。但由于生產(chǎn)時(shí)對(duì)電網(wǎng)影響與干擾是多方面的，實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)了涉及到電能質(zhì)量的所有方面。由于超高功率電弧爐的變壓器功率水平高，變壓器容量高達(dá)數(shù)十兆伏安，在煉鋼過程中對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊和干擾，這些“公害”必須加以控制和治理。

1對(duì)電網(wǎng)的干擾

1.1功率因數(shù)低

電弧爐從電網(wǎng)獲得電能，其中一部分轉(zhuǎn)化為有用的熱能，而另一部分則為無功能量。為了使電弧能穩(wěn)定燃燒，電弧爐的功率因數(shù)不能取得太高。因電弧爐負(fù)載是高感性的，電弧爐的接入使供電電網(wǎng)的功率因數(shù)惡化。超高功率電弧爐運(yùn)行在熔化期時(shí)，功率因數(shù)甚至低到0.1，這樣引起母線電壓嚴(yán)重降低。電壓降低又相應(yīng)降低電弧爐的有功功率，使熔化期延長，生產(chǎn)率下降。

摘要：針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理課程公式繁多，內(nèi)容晦澀難懂，文章設(shè)計(jì)了基于MATLABGUI的數(shù)字信號(hào)處理課程可視化平臺(tái)設(shè)計(jì)。平臺(tái)設(shè)計(jì)的界面里包含著主界面和子界面，內(nèi)容包括離散系統(tǒng)的時(shí)域和頻域的分析，快速傅里葉(FFT變換，有限長脈沖響應(yīng)(FIR和無限長脈沖響應(yīng)(IIR數(shù)字濾波器四大模塊，涉及數(shù)字信號(hào)處理課程的主要內(nèi)容。該系統(tǒng)有良好的交互性和可擴(kuò)展性，實(shí)踐證明，該平臺(tái)的使用增強(qiáng)學(xué)習(xí)數(shù)字信號(hào)處理的效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理；圖形用戶界面；交互性

數(shù)字信號(hào)處理[1-4]是全世界范圍內(nèi)廣泛要求學(xué)習(xí)的信息類學(xué)科的基礎(chǔ)課，主要通過數(shù)學(xué)手段對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和處理，達(dá)到優(yōu)于模擬信號(hào)的傳輸和儲(chǔ)存的目的?，F(xiàn)在用于通信、航天、地質(zhì)、控制和生物醫(yī)藥等多個(gè)領(lǐng)域。但是該課程的特點(diǎn)是公式繁多，推導(dǎo)復(fù)雜，概念難以理解，所以學(xué)生掌握起來會(huì)有非常大的困難。本文研究的是數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)的GUI設(shè)計(jì)，運(yùn)用MATLABGUI[5-6]完成教學(xué)和實(shí)驗(yàn)兩大主要部分的界面的設(shè)計(jì)。在教學(xué)界面部分，用下拉菜單添加了數(shù)字信號(hào)處理所有的課件；在實(shí)驗(yàn)界面部分，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信號(hào)處理的教學(xué)中的主要實(shí)驗(yàn)。

1平臺(tái)設(shè)計(jì)的框架

根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理課程的內(nèi)容，本文的設(shè)計(jì)平臺(tái)主要設(shè)計(jì)四大模塊，包括離散系統(tǒng)的時(shí)域和頻域的分析，快速傅里葉(FFT變換，有限長脈沖響應(yīng)(FIR和無限長脈沖響應(yīng)(IIR數(shù)字濾波器。在平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，通過仿真界面觀察繪制出實(shí)驗(yàn)仿真圖像，進(jìn)行直觀地對(duì)比和分析，深刻理解和總結(jié)數(shù)字信號(hào)處理的理論知識(shí)。為了遵循盡量簡潔的原則采用了樹狀的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，最上層是登錄界面，輸入的信息確認(rèn)符合后，進(jìn)入主界面，四大實(shí)驗(yàn)?zāi)K都放在主界面下，通過主界面調(diào)用各個(gè)子界面，并通過點(diǎn)擊按鈕可返回到上級(jí)界面。圖1所示是平臺(tái)的界面設(shè)計(jì)的主體結(jié)構(gòu)圖。其中，離散信號(hào)時(shí)域和頻域分析子界面設(shè)計(jì)包括基本時(shí)間離散信號(hào)的生成、基本離散信號(hào)的運(yùn)算、采樣、內(nèi)插、線性卷積、LSI系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)、系統(tǒng)的零極點(diǎn)分析、系統(tǒng)的頻率響應(yīng)、系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)等子界面；快速傅里葉變換子界面包括離散傅里葉變換和快速傅里葉變換子界面；有限長脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器子界面包括窗函數(shù)設(shè)計(jì)法和等波紋最佳逼近法兩種設(shè)計(jì)方法，還添加了兩種方法設(shè)計(jì)濾波器的驗(yàn)證界面；無限長脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器子界面包括脈沖響應(yīng)不變法和雙線性變換法兩種設(shè)計(jì)方法。

2平臺(tái)測試與仿真