2022年数字信号处理实验报告——MATLAB数字滤波器设计.docx
精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用试验 6 基于 MATLAB的数字滤波器设计试验目的 ：加深对数字滤波器的常用指标和设计过程的懂得；试验原理： 低通滤波器的常用指标：1PG ej1P,forPdB1PGejStopbandGejS,forS1Ps通带边缘频率：P ,阻带边缘频率：SPPSS,通带起伏：P ,通带峰值起伏：Passband Transition bandp20log10 1pdB, 阻 带 起 伏 ：Fig 7.1 Typical magnitudespecification for a digital LPFs ,最小阻带衰减：S20log10s；数字滤波器有 IIR 和 FIR 两种类型,它们的特点和设计方法不同；在 MATLAB中,可以用 b ,a=butter<N,Wn ）等函数帮助设计 IIR 数字滤波器 , 也 可 以 用 b=fir1N,Wn, ftype > 等 函 数 辅 助 设 计 FIR 数 字 滤 波 器 ；b5E2RGbCAP 试验内容：利用 MATLAB编程设计一个数字带通滤波器,指标要求如下：通带边缘频率：P 1 0.4,P 2 0.6,通带峰值起伏：p 1 dB ；阻带边缘频率：S 1 0 . 3,S 2 0.7,最小阻带衰减：S 40 dB ；分别用 IIR 和 FIR 两种数字滤波器类型进行设计；试验要求： 给出 IIR数字滤波器参数和FIR 数字滤波器的冲激响应,绘出它们的幅度和相位频响曲线,争论它们各自的实现形式和特点；p1EanqFDPw 试验步骤：Butterworth 滤波器的设计 <IIR ）>> wp=0.4*pi,0.6*pi ；>> wr=0.3*pi,0.7*pi ；>> Ap=1；>> Ar=40；>>N,Wn=buttordwp/pi,wr/pi,Ap,Ar> N = 7 1 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用Wn = 0.3854 0.6146 >> b,a=butterN,Wn,'bandpass'> b = Columns 1 through 12 0.0002 0 -0.0014 0 0.0042 0 -0.0071 0 0.0071 0 -0.0042 0DXDiTa9E3d Columns 13 through 15 0.0014 0 -0.0002 a = Columns 1 through 12 1.0000 0.0000 3.7738 0.0000 6.5614 0.0000 6.6518 0.0000 4.2030 0.0000 1.6437 0.0000RTCrpUDGiT Columns 13 through 15 0.3666 0.0000 0.0359 >> H,w=freqzb,a> ；>> mag=absH>；>> plotw/pi,mag> ；>> xlabel'角频率 Omega>'> ；>> ylabel'幅度 |HajOmega>|'> ；>> title' 数字 butterworth带通滤波器幅度响应|HajOmega>|'> ；>> phase=angleH>；>> plotw/pi,phase> ；>> xlabel'角频率 Omega>'> ；>> ylabel'相位 '>；>> title' 数字 butterworth带通滤波器相位响应曲线'>；>> 2 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用FIR 滤波器的设计：>> wp1 = 0.4*pi ； wp2 = 0.6*pi ；>> ws1 = 0.3*pi ； ws2 = 0.7*pi ；>> tr_width = minwp1-ws1>,ws2-wp2>> tr_width = 0.3142 >> M = ceil6.2*pi/tr_width> + 1 M = 63 >> n=0:1:M-1 ；>> wc1 = ws1+wp1>/2 ； wc2 = wp2+ws2>/2 ；>> wc=wc1/pi,wc2/pi ；>> window= hanningM> ；>> h1,w=freqzwindow,1> ；>> figure1>；>> subplot2,1,1> >> stemwindow> ；>> axis0 60 0 1.2>；>> grid；>> xlabel'n'>；>> title'Hanning 窗函数 '>；>> subplot2,1,2> >> plotw/pi,20*logabsh1>/absh11>>>> ；>> axis0 1 -350 0>；>> grid；3 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用>> xlabel'w/pi'> ；>> ylabel'幅度 dB>'>；>> title'Hanning 窗函数的频谱 '>；>> hn = fir1M-1,wc, hanning M>> ；>> h2,w=freqzhn,1,512> ；>> figure2>；>> subplot2,1,1> >> stemn,hn>；>> axis0 60 -0.25 0.25>；>> grid；>> xlabel'n'>；>> ylabel'hn>'> ；>> title'Hanning 窗函数的单位脉冲响应 '>；>> subplot2,1,2> >> plotw/pi,20*logabsh2>/absh21>>>> ；>> grid；>> xlabel'w/pi'> ；>> ylabel'幅度 dB>'>；>> figure3>；>> phase=angleh1>；>> plotphase>；>> axis1 pi -1 0>；>> xlabel'w/pi'> ；>> ylabel'线性相位 '>；>> title'Hanning 窗函数相位特性曲线 '>；>> 4 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用实现形式及特点分析：1. 在本例中,相同的技术指标下,IIR 滤波器实现的阶数为 N=7,而 FIR 滤波器的阶数 N=63；因此,相同的技术指标,用 IIR滤波器实现的阶数远远小于用FIR 滤波器的阶数；这是由于5 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用IIR 滤波器存在着输出对输入的反馈；5PCzVD7HxA 2. 从试验中绘制的相位特性曲线可以看出,FIR 滤波器可以得到严格的线性相位,而 IIR 滤波器做不到这一点； IIR 滤波器的挑选性愈好,其相位的非线性愈严峻；因而,假如 IIR 滤波器要得到线性相位,又要满意滤波的技术要求,必需加全通网络进行相位校正,这同样会大大增加滤波器的阶数；因此,从相位特性考虑, FIR 滤波器又优于 IIR 滤波器；jLBHrnAILg 6 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页
