实验四FIR数字滤波器的设计.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流实验四FIR数字滤波器的设计.精品文档.实验四 FIR数字滤波器的设计实验学时：2学时实验类型：设计/研究实验要求：必修一实验目的1掌握用窗函数法和频率采样法设计FIR数字滤波器的原理和方法；2熟悉线性相位FIR滤波器的幅频特性和相频特性；3了解不同窗函数对滤波器性能的影响。二实验内容使用MATLAB编写程序，实现FIR数字滤波器的设计。涉及窗函数法和频率采样法设计FIR数字滤波器的方法、线性相位FIR滤波器的幅频特性和相频特性的特点、窗函数选择及其对滤波器性能的影响等知识点。三实验原理与方法和手段1窗函数法设计线性相位FIR滤波器的一般步骤

2、为：(1) 确定理想滤波器的特性；(2) 由求出；(3) 选择适当的窗函数，并根据线性相位条件确定窗函数的长度N；在MATLAB中，可由w=boxcar(N)（矩形窗）、w=hanning(N)（汉宁窗）、w=hamming(N)（汉明窗）、w=Blackman(N)（布莱克曼窗）、w=Kaiser(N,beta)（凯塞窗）等函数来实现窗函数设计法中所需的窗函数。(4) 由h(n)=(n).w(n), 0n N-1，得出单位脉冲响应h(n);(5) 对h(n)作离散时间傅立叶变换，得到H()。2 频率采样法设计线性相位FIR滤波器的一般步骤为：频率采样法是从频域出发，把给定的理想频率响加以等间

3、隔采样，然后以此作为实际FIR滤波器频率特性的采样值，即令：，由于有限长序列h(n)和它的DFT是一一对应的，应此可以由频域的这N个采样值通过IDFT来确定有限长h(n)，同时根据H(z)的内插公式，也可由这N个频域采样值内插恢复出FIR滤波器的H(z)及。用频率采样法设计线性相位FIR滤波器的一般步骤为：（1）设计要求选择滤波器的种类；（2）根据线性相位的约束条件确定，进而得到H(k)；（1） 将H(k)代入H()内插公式得到所设计滤波器的频率响应。关于第（3）步，在MATLAB中可由函数h=real(ifft(H,N)和db,mag,pha,w=freqz_m(h,1)实现。3 本实验用到

4、的特殊函数：，计算截止频率为Wc理想低通滤波器的单位脉冲响应hd(n)。db,mag,pha,w=freqz_m(b,a)，计算幅频和相频响应Hr,w,a,L=Hr_Type1(h); Hr,w,b,L=Hr_Type2(h)计算1型和2型低通滤波器的振幅响应Hr(w)。四实验组织运行要求1. 学生在进行实验前必须进行充分的预习，熟悉实验内容；2. 学生根据实验要求，编写相应的程序；3. 学生严格遵守实验室的各项规章制度，注意人身和设备安全，配合和服从实验室人员管理；4. 教师在学生实验过程中予以必要的辅导，独立完成实验；5. 采用集中授课形式。五实验条件1.具有WINDOWS 98/2000

5、/NT/XP操作系统的计算机一台；2. MATLAB编程软件。六实验步骤在“开始-程序”菜单中，找到MATLAB程序，运行启动；进入MATLAB后 ，在Command Window中输入自己编写的主程序，并执行；记录运行结果图形，作分析对比。具体步骤如下：1用窗函数法设计一线性相位FIR低通滤波器，设计指标为：（1）选择一个合适的窗函数，取N15，观察所设计滤波器的幅频特性，分析是否满足设计要求；（2）取N45，重复上述设计，观察幅频和相频特性的变化，分析长度N变化的影响；（3）保持N45不变，改变窗函数（如hamming窗变为blackman窗），观察并记录窗函数对滤波器幅频特性的影响，比较

6、两种窗的特点。2用凯塞窗设计一个数字带通滤波器，设计指标为：，3用频率采样法设计一个低通滤波器，设计指标为：（1）采样点数N33，过渡带设置一个采样点，H(k)0.5，最小阻带衰减为多少，是否满足设计要求？（2）采样点数N34，过渡带设置2个采样点，最小阻带衰减为多少，是否满足设计要求？七、实验报告要求1报告中要给出实验的MATLAB程序，并对每个语句给出注释，说明语句作用；2简述实验目的和原理；3按实验步骤附上所设计滤波器的h(n)及相应的幅频和相频特性曲线，比较它们的性能，说明不同的窗函数对滤波器性能的影响；4总结窗函数法和频率采样法的特点，归纳设计中的主要公式；5收获和建议。八部分参考程

7、序函数：function hd=ideal_lp(wc,N);alpha=(N-1)/2;n=0:1:N-1;m=n-alpha+eps;hd=sin(wc*m)./(pi*m);函数freqz_m：functiondb,mag,pha,w=freqz_m(b,a);H,w=freqz(b,a,1000,whole);H=(H(1:1:501);w=(w(1:1:501);mag=abs(H);db=20*log10(mag+eps)/max(mag);pha=angle(H);函数Hr_Type1：function Hr,w,a,L=Hr_Type1(h);M=length(h);L=(M-1)/2;a=h(L+1) 2*h(L:-1:1);n=0:1:L;w=0:1:500*2*pi/500;Hr=cos(w*n)*a;函数Hr_Type2：function Hr,w,b,L=Hr_Type2(h);M=length(h);L=M/2;b=2*h(L:-1:1);n=1:1:L;n=n-0.5;w=0:1:500*2*pi/500;Hr=cos(w*n)*b;