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《数字信号处理 实验三 FIR数字滤波器的设计.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、实验三FIR数字滤波器的设计一、实验目的和要求1．学习线性相位FIR数字滤波器，熟悉线性相位FIR滤波器的幅频特性和相位特性；2．理解FIR滤波器的基本设计方法，掌握设计的原理、方法及步骤；3．了解各种窗函数对滤波器性能的影响，学会使用几种常见的窗函数设计FIR滤波器，并观察实验结果；4．熟悉相应的计算机高级语言编程。二、实验设备和分组1．每人一台PC机；2．Windows2000/XP以上版本的操作环境；3．MatLab6.5及以上版本的开发软件。三、实验内容（一）实验准备1.五种窗函数基本参数2.窗函数法的设计步骤窗函数设计FIR数字滤波器是从时域出发的，把理
2、想滤波器的单位取样响应用合适的窗函数截短成为有限长度的，使得h（n）逼近理想的。以实现所设计的滤波器的频率响应逼近于理想滤波器的频率响应。一6个有限长的序列，如果满足频率采样定理的条件，可以通过频谱的有限个采样点的值准确地恢复。频率抽样法正是采用这种思想来设计FIR数字滤波器。a．给定希望逼近的频率响应函数Hd(ejw)。b．求单位脉冲响应c．由过渡带宽及阻带最小衰减的要求，可选定窗形状，并估计窗口长度N。原则是在保证阻带衰减满足要求的情况下，尽量选择主瓣窄的窗函数。d.计算所设计的FIR滤波器的单位脉冲响应e．由h(n)求FIR滤波器的系统函数3.MATLAB提
3、供了fir1函数，以实现线性相位FIR滤波器。调用格式如下：hn=fir1(N,wc,‘ftype’,window)参数：N：阶数wc：归一化的数字频率，0≤wc≤1。ftype：滤波器类型，如高通、带阻等。当ftype=high时，设计高通FIR滤波器；当ftype=stop时，设计带阻FIR滤波器。应当注意，在设计高通和带阻滤波器时，阶数N只能取偶数(h(n)长度N+1为奇数)。不过，当用户将N设置为奇数时，fir1会自动对N加1。window：应用的窗函数类型，默认为hamming窗。（二）实验项目用窗函数法设计一个FIR低通滤波器，性能指标如下：通带截止频
4、率wp=0.2π阻带截止频率ws=0.3π6通带衰减不大于3dB阻带衰减不小于40dB采样频率1HZ代码：FS=1;wp=0.2*pi;ws=0.3*pi;B=ws-wp;%计算过渡带的宽度N=ceil(6.2*pi/B);%计算阶数N，ceil(x)取大于等于x的整数M=N-1;wc=(wp+B/2)/pi;hn=fir1(M,wc,hanning(N));H=1024;hk=fft(hn,H);%求h(n)的FFT变换n=0:N-1;figure(1);subplot(2,2,1);stem(n,hn,'.');%绘制h(n)的火柴杆图xlabel('n');
5、ylabel('h(n)');gridonk=1:H/2+1;w=2*(0:H/2)/H;subplot(2,2,2);plot(w,20*log10(abs(hk(k))));%绘制h(n)的频谱图xlabel('ω/π');ylabel('20lg
6、Hg(ω)
7、');gridonwf=0:pi/511:pi;HK=freqz(hn,wf);wHz=wf*FS/(2*pi);%转化为Hzsubplot(2,2,3);plot(wHz,20*log10(abs(HK)));gridon%绘制Hz频谱xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度');FS=
8、1;H=1024;t=[0:1/FS:H/FS];S=2+3*cos(2*pi*0.08*t+pi*(-50)/180)+2*sin(2*pi*0.3*t+pi*50/180)+5*cos(2*pi*0.35*t);%测试信号figure(2);6subplot(2,2,1);plot(S);title('滤波前的信号');Y=fft(S,H);Axx=(abs(Y));Axx=Axx/(H/2);Axx(1)=Axx(1)/2;F=([1:H]-1)*FS/H;subplot(2,2,2);plot(F(1:H/2),Axx(1:H/2));title('滤波前
9、信号的频谱');wp=0.2*pi;ws=0.3*pi;B=ws-wp;%计算过渡带的宽度N=ceil(6.2*pi/B);%计算阶数N，ceil(x)取大于等于x的整数M=N-1;wc=(wp+B/2)/pi;hn=fir1(M,wc,hanning(N));Hk=fft(hn,H);Yk=Y.*Hk;y=ifft(Yk);subplot(2,2,3);f=0:2*pi/100:2*pi;plot(f,y(1:101));title('滤波后的信号');Ayy=(abs(Yk));Ayy=Ayy/(H/2);Ayy(1)=Ayy(1)/2;F=([1:H]-1)
10、*FS/H
