武汉工程大学电气院dsp实验报告

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1、《DSP原理与应用》实验报告武汉工程大学电气信息学院《DSP原理与应用》实验报告[2]专业班级10测控实验时间2012年月日学生学号实验地点4B305学生姓名指导教师邹连英实验项目FIR滤波器的窗函数法模型选择与设计实验类别设计实验实验学时4学时实验目的及要求1.掌握用窗函数法、频率采样法设计FIR滤波器的原理及方法，熟悉响应的计算机编程；2.熟悉线性相位FIR滤波器的幅频特性和相频特性；3.了解各种不同窗函数对滤波器性能的影响。成绩评定表类别评分标准分值得分合计上机表现按时出勤、遵守纪律认真完成各项实验内容30分报告质量程序代码

2、规范、功能正确填写内容完整、体现收获70分说明：评阅教师：邹连英日期：2012年月日《DSP原理与应用》实验报告实验内容(说明：此部分应包含：实验内容、实验步骤、实验数据与分析过程等)一、实验内容1．熟悉FIR滤波器的理论知识，掌握Simulink工具包中FIR滤波器设计工具的不同窗函数类型。2．选择矩形窗、汉明窗、汉宁窗、布莱克曼窗、凯撒窗等，设计采样频率为48KHz，通带截止频率为20KHz的FIR滤波器，观察不同窗函数的频谱图及滤波器特征。3．设计仿真模型，加载语音范围的频率激励信号，通过上述窗函数模型，对比分析仿真结果。二

3、、实验方法与步骤1.窗口法窗函数法设计线性相位FIR滤波器步骤·确定数字滤波器的性能要求：临界频率{ωk}，滤波器单位脉冲响应长度N；·根据性能要求，合理选择单位脉冲响应h(n)的奇偶对称性，从而确定理想频率响应Hd(ejω)的幅频特性和相频特性；·求理想单位脉冲响应hd(n)，在实际计算中，可对Hd(ejω)按M(M远大于N)点等距离采样，并对其求IDFT得hM(n)，用hM(n)代替hd(n)；·选择适当的窗函数w(n)，根据h(n)=hd(n)w(n)求所需设计的FIR滤波器单位脉冲响应；·求H(ejω)，分析其幅频特性，若

4、不满足要求，可适当改变窗函数形式或长度N，重复上述设计过程，以得到满意的结果。窗函数的傅式变换W(ejω)的主瓣决定了H(ejω)过渡带宽。W(ejω)的旁瓣大小和多少决定了H(ejω)在通带和阻带范围内波动幅度，常用的几种窗函数有：·矩形窗w(n)=RN(n)；·Hanning窗；·Hamming窗；·Blackmen窗；·Kaiser窗。式中Io(x)为零阶贝塞尔函数。2.频率采样法频率采样法是从频域出发，将给定的理想频率响应Hd(ejω)加以等间隔采样然后以此Hd(k)作为实际FIR数字滤波器的频率特性的采样值H(k),即令

5、由H(k)通过IDFT可得有限长序列h(n)将上式代入到Z变换中去可得《DSP原理与应用》实验报告其中Φ(ω)是内插函数三、实验数据与结果分析（1）.矩形窗：《DSP原理与应用》实验报告（1）汉明窗：（2）.汉宁窗：《DSP原理与应用》实验报告（1）布莱克曼窗：（5）凯撒窗：《DSP原理与应用》实验报告2仿真模型：《DSP原理与应用》实验报告3.运行结果1.矩形窗：2.汉明窗《DSP原理与应用》实验报告3.汉宁窗：4.布莱克曼窗：《DSP原理与应用》实验报告5.凯撒窗：总的图为《DSP原理与应用》实验报告结果分析：矩形窗具有最窄的

6、主瓣宽度，但是却有最大的旁瓣峰值和最慢的衰减速度，汉宁窗的主瓣稍宽，但有着较小的旁瓣和较大的衰减速度，因而是相对性能较好的窗口。具体到滤波效果上面，我们可以看到，各窗函数对通带频率以外的信号频率均有衰减，且矩形窗和凯撒窗对信号的衰减更为明显，两者的衰减相当；汉明窗、汉宁窗、布莱克曼窗对信号的衰减相对前两种窗要小一些，且三者衰减相当。即矩形窗和凯撒窗得滤波特性更好一些。实验总结（说明：总结实验认识、过程、效果、问题、收获、体会、意见和建议。）本次实验，我初步熟悉了各种窗函数的用法及其性能状况。实际上一般说来，理想频率响应逐段恒定，在

7、边界处有不连续点，这样得到的单位冲击响应往往都是无限长序列，而且是非因果的。但是FIR的h(n)的有限长的，因此最直接有效的方法就是截取其一段来代替，而这种截取就是通过窗函数来实现的。同时，我也学会了利用Simulink工具包中FIR滤波器设计工具选择不同窗函数类型设计滤波器的一般方法。通过构造仿真模型，对比仿真输出的结果，进一步了解了各个窗函数的差异以及优劣。由此可知MATLAB的功能是非常强大的，MATLAB不仅有强大的运算功能，它还有强大的绘图功能，虽说这么久的学习，但我对它的了解也仅仅就是一点点，或许说、只是基础的知识，以

8、后还需要更深入的学习。学习MATLAB软件让我了解到了它的强大和它的功能，我想就算时间足够，老师也不能把所有的都讲解给我们，因为一个软件的功能需要我们自己不断的去摸索。最后很感谢老师在实验中对我们的悉心指导，我将更加深的对此软件的学习，作为大三的学