FIR数字滤波器的设计(实验报告).doc

数字信号处理实验报告学院 专业 电子信息工程 班级 姓名 学号 时间 实验四 FIR数字滤波器的设计一、实验目的1、掌握用窗函数法、频率采样法及优化算法设计FIR滤波器的原理及步骤，学会相应的MATLAB编程。2、熟悉具有线性相位的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。二、实验内容1、用窗函数法设计一个FIR数字低通滤波器LPDF，验证设计结果的幅频特性和相频特性。要求：通带截止频率p=0.3，通带波纹Rp=0.5dB，阻带截止频率s=0.45，阻带衰减As=50dB。图1-1 低通滤波器LPDF的频率响应 图1-2 低通滤波器LPDF的零极点图单位脉冲响应h(n)的数据长度= 45 对称性为：偶对称得到的滤波器通带边界点( 326 )和阻带边界点参数（ 451 ）2、用窗函数法设计一个FIR数字高通滤波器HPDF，验证设计结果的幅频特性和相频特性。要求：通带截止频率p=0.45，通带波纹Rp=0.5dB，阻带截止频率s=0.3，阻带衰减As=50dB。图2-1 高通滤波器HPDF的频率响应 图2-2 高通滤波器HPDF的零极点图滤波器H(z)零点个数= h(n)对称性为：偶对称得到的滤波器通带边界点( 426 )和阻带边界点参数（ 302 ）3、用窗函数法设计一个FIR数字带通滤波器BPDF，验证设计结果的幅频特性和相频特性。要求：阻带截止频率s1=0.2，衰减65dB，通带截止频率p1=0.3p2=0.7范围内衰减0.05dB，高端阻带截止频率s2=0.8，阻带衰减As=65dB。图3-1 带通滤波器BPDF的频率响应 图3-2 带通滤波器BPDF的零极点图FIR滤波器的阶次= 111 h(n)对称性为：偶对称得到的滤波器通带边界点( 298、704 )和阻带边界点参数（ 204、797 ）中心频率：0.501 通带带宽：0.4064、用窗函数法设计一个FIR数字带阻滤波器BSDF，验证设计结果的幅频特性和相频特性。要求：低端通带为0p1=0.2，高端通带为p2=0.8，波纹均为Rp=0.05dB，阻带截止频率s1=0.3到s2=0.7范围内衰减As=50dB。图4-1 带阻滤波器BSDF的频率响应 图3-2 带阻滤波器BSDF的零极点图FIR滤波器的延迟脉冲数= 67 h(n)对称性为：偶对称得到的滤波器通带边界点( 218 、798)和阻带边界点参数（300、702）阻带中心频率： 501 阻带带宽：4025、采用matlab的滤波器设计fir1函数（窗函数设计法）重做以上4个滤波器，绘制频率特性图。图5-1 低通滤波器LPDF的频率响应 图5-2 高通滤波器HPDF的频率响应 图5-3 带通滤波器BPDF的频率响应 图5-4 带阻滤波器BSDF的频率响应6、采用matlab的滤波器设计fir2函数（频率取样法）重做以上前2个滤波器；firls函数（均方误差最小）重做后2个滤波器，绘制频率特性图。图6-1 fir2设计的LPDF频率响应 图6-2 fir2设计的HPDF频率响应 图6-3 firls设计的BPDF频率响应 图6-4 firls设计的BSDF频率响应7、用频率取样法设计双通带滤波器（0.18-0.38）和（0.62-0.82），绘制不设过渡带点和过渡带设一个点幅度值0.39的两个频率响应图。设N=45. 图7-1 无过渡点双通带滤波器的频率响应 图7-2 有过渡点双通带滤波器的频率响应h(n)对称性为： h(n)对称性为：8、用REMEIZ优化法设计双通带滤波器（0.18-0.38）和（0.62-0.82）。绘制频率响应图。N=31.图8-1 REMEIZ法设计双通带滤波器的频率响应 图8-2单位脉冲响应h(n)图指出FIR系数的个数（ ）及滤波器的阶次（ 41 ）三、回答思考题内容1、总结窗函数设计法的步骤，选用不同窗函数时定性说明其对滤波器特点的影响。1、2、采用窗函数法、频率取样法、Remeiz优化法设计时，阶次N如何确定？3、matlab的设计函数有fir1，fir2，firls（均方误差最小化）三个函数，各有什么特点？