正文描述:《实验四基于FDATool的FIR滤波器设计》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、实验四基于FDATool的FIR滤波器设计一、实验目的1.通过FDATool设计滤波器,掌握FDAtool设计滤波器的方法2.掌握用FDATool分析滤波器性能分析的基本方法3.熟悉FDATool的使用二、实验要求1、在FDATool工具的FilterSpecifications面板中分析同一个滤波器的下列各种特性:幅值响应、相位响应、群延迟、脉冲响应、阶跃响应及零极点分布等;2、使用FDATool工具设计一个最小阶次的低通FIR数字滤波器,性能指标为:通带0~1500Hz,阻带截止频率2000
2、Hz,通带波动1%,阻带波动1%,采样频率为8000Hz;三、实验内容根据要求1,设计分析一个16阶的FIR滤波器(h(0)=0),给定的参数如下:(1)低通滤波器(2)采样频率FS为48kHz,滤波器FC为10.8kHz(2)滤波器类型(FilerType)为低通(LowPass)(3)设计方法(DesignMethod)为FIR,采用窗函数法(Window)(4)滤波器阶数(Filterorder)定制为16(5)窗口类型为Kaiser,Beta为0.5根据要求2,设计一个最小阶次的FIR滤
3、波器(h(0)=0),给定的参数如下:(1)低通滤波器(2)采样频率FS为8Hz,滤波器FC为2kHz(3)通带截止频率Fp:1KHZ(4)阻带起始频率Fstop:2KHZ(5)通带波动1%(经计算,通带最大波动为1.5)(6)阻带波动10%(经计算,阻带最小衰减为200)四、实验过程(一)基于matlab工具的滤波器系数计算:在matlab命令编辑窗口输入Fdatool指令,敲击回车可以打开FilterDesign&AnalysisTool窗口(如图4-1所示),在该工具的帮助下,我们可以完成
4、f.i.r.滤波器系数的计算工作。图4-1FilterDesign&AnalysisTool窗口Fdatool界面总共分两大部分,一部分是designfilter,在界面的下半部分,用来设置滤波器的设计参数,另一部分则是特性区,在界面的上半部分,用来显示滤波器的各种特性。designfilter部分主要分为:ResponseType(响应类型)选项,包括Lowpass(低通)、Highpass(高通)、Bandpass(带通)、Bandstop(带阻)和特殊的滤波器。根据本次作业要求,在该选项中
5、选择Lowpass选项。DesignMethod(设计方法)选项,包括IIR滤波器的Butterworth(巴特沃思)法、ChebyshevTypei(切比雪夫i型)法、ChebyshevTypeii(切比雪夫ii型)法、Elliptic(椭圆滤波器)法等和FIR滤波器的Equiripple法、Least-squares(最小乘方)法、Window(窗函数)法等多种方法。结合本次作业要求,选择FIR滤波器的窗函数法进行设计。选定窗函数法后,会在右侧出现Options区域,进行窗函数法相关参量的设
6、置,根据作业要求选择Kaiser窗并设置Beta为:0.5。FilterOrder(滤波器阶数)选项,定义滤波器的阶数,包括Specifyorder(指定阶数)和Minimumorder(最小阶数)。在Specifyorder中填入所要设计的滤波器的阶数(n阶滤波器,specifyorder=n-1),如果选择Minimumorder则matlab根据所选择的滤波器类型自动使用最小阶数。本次作业要求2要设计最小阶滤波器,所以选定Minimumorder(最小阶数)。FrenquencySpeci
7、fications选项,可以详细定义频带的各参数,包括采样频率Fs和频带的截止频率。它的具体选项由ResponseType选项和DesignMetho选项决定。我们要求的Lowpass(低通)滤波器只需要定义Fs、Fc。采用窗函数设计滤波器时,由于过渡带是由窗函数的类型和阶数所决定的,所以只需要定义通带截止频率,而不必定义阻带参数。MagnitudeSpecifications选项,可以定义幅值衰减的情况。采用窗函数设计时,通带截止频率处的幅值衰减固定为6db,所以不必定义。本次要求1中的参数设
8、定结果如图4-2所示:图4-2本次要求1中的参数设定结果如图4-3所示:图4-3五、实验结果分析参数设定完毕,单击工具窗口下方的DesignFilter按钮,开始进行相关参数计算。在计算结果中我们可以看到该滤波器的一些相关曲线,如幅频响应、相频响应、冲激响应等以及具体的系数值。A、根据要求1的滤波器指标,对其进行各项指标的分析如下所示;图B.1FIR滤波器幅频响应图B.2滤波器相频响应图B.3滤波器幅频和相频响应图B.4群时延响应图B.5群时延响应图B.5冲激响应图B.5阶跃响应图B.7零极点图
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