数字信号处理实验报告——基于matlab的数字滤波器设计

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1、实验6基于MATLAB的数字滤波器设计实验目的：加深对数字滤波器的常用指标和设计过程的理解。实验原理：低通滤波器的常用指标：通带边缘频率：，阻带边缘频率：，通带起伏：，通带峰值起伏：，阻带起伏：，最小阻带衰减：。数字滤波器有IIR和FIR两种类型，它们的特点和设计方法不同。在MATLAB中，可以用[b，a]=butter（N,Wn）等函数辅助设计IIR数字滤波器,也可以用b=fir1(N,Wn,’ftype’)等函数辅助设计FIR数字滤波器。实验内容：利用MATLAB编程设计一个数字带通滤波器，指标要求如下：通带边缘频率：，，通带峰值起伏：。阻带边缘频率：，，最小阻带衰减：。分别用IIR和

2、FIR两种数字滤波器类型进行设计。实验要求：给出IIR数字滤波器参数和FIR数字滤波器的冲激响应，绘出它们的幅度和相位频响曲线，讨论它们各自的实现形式和特点。实验步骤：①Butterworth滤波器的设计（IIR）>>wp=[0.4*pi,0.6*pi];>>wr=[0.3*pi,0.7*pi];>>Ap=1;>>Ar=40;>>[N,Wn]=buttord(wp/pi,wr/pi,Ap,Ar)N=7Wn=0.38540.6146>>[b,a]=butter(N,Wn,'bandpass')b=Columns1through120.00020-0.001400.00420-0.007100

3、.00710-0.00420Columns13through150.00140-0.0002a=Columns1through121.00000.00003.77380.00006.56140.00006.65180.00004.20300.00001.64370.0000Columns13through150.36660.00000.0359>>[H,w]=freqz(b,a);>>mag=abs(H);>>plot(w/pi,mag);>>xlabel('角频率(Omega)');>>ylabel('幅度

4、Ha(jOmega)

5、');>>title('数字butterworth带通

6、滤波器幅度响应

7、Ha(jOmega)

8、');>>phase=angle(H);>>plot(w/pi,phase);>>xlabel('角频率(Omega)');>>ylabel('相位');>>title('数字butterworth带通滤波器相位响应曲线');>>②FIR滤波器的设计：>>wp1=0.4*pi;wp2=0.6*pi;>>ws1=0.3*pi;ws2=0.7*pi;>>tr_width=min((wp1-ws1),(ws2-wp2))tr_width=0.3142>>M=ceil(6.2*pi/tr_width)+1M=63>>n=[0:1:M-1];>>wc1=(w

9、s1+wp1)/2;wc2=(wp2+ws2)/2;>>wc=[wc1/pi,wc2/pi];>>window=hanning(M);>>[h1,w]=freqz(window,1);>>figure(1);>>subplot(2,1,1)>>stem(window);>>axis([06001.2]);>>grid;>>xlabel('n');>>title('Hanning窗函数');>>subplot(2,1,2)>>plot(w/pi,20*log(abs(h1)/abs(h1(1))));>>axis([01-3500]);>>grid;>>xlabel('w/pi');>>y

10、label('幅度(dB)');>>title('Hanning窗函数的频谱');>>hn=fir1(M-1,wc,hanning(M));>>[h2,w]=freqz(hn,1,512);>>figure(2);>>subplot(2,1,1)>>stem(n,hn);>>axis([060-0.250.25]);>>grid;>>xlabel('n');>>ylabel('h(n)');>>title('Hanning窗函数的单位脉冲响应');>>subplot(2,1,2)>>plot(w/pi,20*log(abs(h2)/abs(h2(1))));>>grid;>>xlabel(

11、'w/pi');>>ylabel('幅度(dB)');>>figure(3);>>phase=angle(h1);>>plot(phase);>>axis([1pi-10]);>>xlabel('w/pi');>>ylabel('线性相位');>>title('Hanning窗函数相位特性曲线');>>实现形式及特点分析：1.在本例中，相同的技术指标下，IIR滤波器实现的阶数为N=7，而FIR滤波器的阶数N=63。因