数字信号处理课程设计99100new

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1、西南科技大学课程设计报告课程名称：数字通信课程设计设计名称：线性相位FIR数字滤波器的设计姓名：学号:班级：通信0801指导教师：起止日期：2011.6.21-2011.7.3西南科技大学信息工程学院制12课程设计任务书学生班级：通信0801学生姓名：学号：设计名称：线性相位FIR数字滤波器的设计起止日期：2011.6.21-2011.7.3指导教师：设计要求：1、用窗函数法设计一个线性相位FIR高通数字滤波器。要求：FIR高通数字滤波器指标为：根据技术指标选择合适的窗形状，并绘制FIR高通数字滤波器的幅度响应曲线和相位响应曲线；2、用窗函数法设计一个线

2、性相位FIR低通数字滤波器。要求：FIR低通数字滤波器指标为：根据技术指标选择合适的窗形状，并绘制FIR低通数字滤波器的幅度响应曲线和相位响应曲线；FIR数字滤波器的设计可以使用matlab工具箱中的函数。12课程设计学生日志时间设计内容6月21日领取设计任务6月22日查阅相关资料6月23-25日根据查阅资料设计总体方案6月26-27日编写程序6月28-30日调试程序，并加以修改7月1-2日撰写设计报告7月3日修改报告7月4日答辩12课程设计考勤表周星期一星期二星期三星期四星期五课程设计评语表指导教师评语：成绩：指导教师：年月日12线性相位FIR数字滤波

3、器的设计一、设计目的和意义1.能够运用本课程中学到的知识，设计基于窗口函数法的FIR数字滤波器。2.要求掌握数字信号处理的基本方法。3.FIR滤波器的设计步骤和方法。4.能都熟练运用C语言或MATLAB语言进行计算机辅助设计和仿真验证设计内容的合理性。二、设计原理2.1窗函数法设计线性相位FIR滤波器的一般步骤为：　　（1）确定理想滤波器的特性；　　（2）由求出hd(n)；　　（3）选择适当的窗函数，并根据线性相位条件确定窗口函数的长度N；　　（4）由h(n)=hd(n).w(n)，0≤n≤N-1，得出单位脉冲响应h(n)；　　（5）对h(n)作傅里叶变

4、换，得到。2.2低通滤波器的设计原理　　　　　　图1理想低通数字滤波器的幅度频率响应如图1所示。设低通滤波器的群时延为α，则其频率特性　　　　作傅里叶反变换12　　　　（1）　　hd(n)是一个以α为中心呈偶对称的无限长非因果序列。　　　　图2为了构造长度为N的线性相位滤波器，只有将（如图2所示）截取一段，并保证截取的一段对(N-1)/2对称。用一个矩形窗函数wR(n)与hd(n)相乘，即　　　　（2）当α=(N-1)/2时，对(N-1)/2对称。实际所实现滤波器的频响　　　　→（3）因此，设计FIR滤波器，就是以有限项去近似代替无限项傅里叶级数，必然产

5、生误差（吉布斯效应），也称截断效应。减小方法：在截取的同时对序列hd(n)作一定的加权处理，以便获得对理想幅频特性的更好逼近。2.3线性相位FIR高通滤波器的设计理想高通滤波器的频率特性如下：　　　　作傅里叶反变换　　　　　　　　（4）12一个高通滤波器相当于一个全通滤波器减去一个低通滤波器。2.4各种窗函数　　各种窗函数的技术指标不一样，加窗后对滤波特性的影响各不相同，根据设计指标正确选择窗函数类型及其长度N。常用的窗函数的指标参数如下表所示：各种窗函数指标窗函数旁瓣峰值幅度/dB过度带宽Δω阻带最小衰减/dB矩形窗-134π/N-21汉宁窗-318π

6、/N-44汉明窗-418π/N-53布拉克曼窗-5712π/N-74凯泽窗β=7.865-5710π/N-80一、详细设计步骤本次课程设计分为两个部分：（1）用窗函数法设计一个线性相位FIR高通数字滤波器；（2）用窗函数法设计一个线性相位FIR低通数字滤波器。3.1用窗函数法设计一个线性相位FIR高通数字滤波器（1）从题意可知，阻带衰减为40dB，通过查表可知汉宁窗的阻带最小衰减为-44dB,故应采用汉宁窗。（2）由公式（4）求得hd(n)=[sin(pi*(n-a-1))-sin(wc*(n-a-1))]./(pi*(n-a-1))。（3）由8/N=w

7、p，故可求的N=40，因为采用窗函数N应为奇数，因此N=41。（4）由公式（2）可计算得到h(n)。（5）根据设计滤波器的指标要求编写程序见附录1。3.2用窗函数法设计一个线性相位FIR低通数字滤波器（1）从设计题目的要求可知，阻带衰减为40dB，海明窗的阻带最小衰减为-53dB，故应采用海明窗。（2）根据书上学过的知识，由公式（1）得hd(n)=sin(wc*(n-a-1))./(pi*(n-a-1))。12（3）通过查阅资料N=6.6*pi/(ws-wp)可得，N=33。（4）由公式（2）可计算得到h(n)。（5）根据滤波器的设计指标编写程序见附录2

8、。一、设计结果及分析1.设计的高通滤波器在MATLAB中仿真图如图3所示：图中包