fir数字滤波器设中计与软件实现.doc

实验四：FIR数字滤波器设计与软件实现 1．实验目的 （1）掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法。 （2）学会调用MATLAB函数设计FIR滤波器。 （3）通过观察频谱的相位特性曲线，建立线性相位概念。 （4）掌握FIR数字滤波器的MATLAB软件实现方法。 2．实验原理 设计FIR数字滤波器一般采用直接法，如窗函数法和频率采样法。本实验采用窗函数法设计FIR滤波器，要求能根据滤波需求确定滤波器指标参数，并按设计原理编程设计符合要求的FIR数字滤波器。本实验软件实现是调用MATLAB提供的fftfilt函数对给定输入信号x(n)进行滤波，得到滤波后的输出信号y(n）。 3. 实验内容及步骤 (1) FIR数字滤波器设计 根据窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和步骤，设计一个线性数字低通滤波器，要求通带临界频率fp=120Hz,阻带临界频率fs=150Hz，通带内的最大衰减Ap=0.1dB，阻带内的最小衰减As=60db,采样频率Fs=1000Hz。观察设计的滤波器频率特性曲线，建立线性相位概念。 （2) FIR数字滤波器软件实现 利用第（1）步设计的数字滤波器，调用fftfilt函数对信号进行滤波，观察滤波前后的信号波形变化。 4．思考题 （1）简述窗函数法设计FIR数字滤波器的设计步骤。 （2）简述信号在传输过程中失真的可能原因。 5．实验报告要求 （1）结合实验内容打印程序清单和信号波形。 （2）对实验结果进行简单分析和解释。 （3）简要回答思考题。 常用窗函数技术参数及性能比较一览表 窗类型 最小阻带衰减 主瓣宽度 精确过渡带宽 窗函数 矩形窗 21dB 4π/M 1.8π/M boxcar 三角窗 25dB 8π/M 6.1π/M bartlett 汉宁窗 44dB 8π/M 6.2π/M hanning 哈明窗 53dB 8π/M 6.6π/M hamming 布莱克曼窗 74dB 12π/M 11π/M blackman 取凯塞窗时用kaiserord函数来得到长度M和β kaiser 附录： （1）FIR数字滤波器设计 clear;clc;close all;format compact fp=120, Ap=0.1, fs=150, As=60 ,Fs=1000, wp=2*pi*fp/Fs,ws=2*pi*fs/Fs , Bt=ws-wp; M=ceil(11*pi/Bt); if mod(M,2)==0; N=M+1, else N=M, end; wc=(wp+ws)/2, n=0:N-1;r=(N-1)/2; hdn=sin(wc*((n-r)+eps))./(pi*((n-r)+eps)); win=blackman(N); hn=hdn.*win, figure(1); freqz(hn,1,512,Fs);grid on; 图（一）FIR数字滤波器 （2）FIR数字滤波器软件实现 n=[0:190]; xn=sin((2*pi*120/1000)*n)+sin((2*pi*150/1000)*n); yn=fftfilt(hn,xn); figure(2) subplot(2,1,1);plot(xn); title(滤波前信号) ; subplot(2,1,2);plot(yn); title(滤波后信号); 图（2）FIR数字滤波器软件实现 思考题： (1) 用升余弦窗设计一线性相位低通FIR数字滤波器，并读入窗口长度。然后，通过公式计算h(n)，调用窗函数子程序求w(n)，计算h(n),调用子程序函数计算H（k）。接下来，用四种窗函数设计线性相位低通滤波器，绘制相应的幅频特性曲线。 (2)线性系统对于信号的各频率分量幅度产生了不同的衰减，对各个频率分量产生的相移不与频率成正比，从而导致了信号在传输过程中失真， 实验心得： 本次实验，我了解到如何使用窗函数法设计FIR滤波器，然后调用fftfilt函数对给定输入信号x(n)进行滤波，得到滤波后的输出信号y(n）。通过运用MATLAB软件对所设计的FIR滤波器进行调试，观察其相位特性曲线，建立了线性相位相关概念。 下面是“十个小故事大道理”不需要的朋友可以下载后编辑删除！！！谢谢！！！ 小故事1、《扁鹊的医术》 　　魏文王问名医扁鹊说：“你们家兄弟三人，都精于医术，到底哪一位最好呢? 　　扁鹊答：“长兄最好，中兄次之，我最差。 　　文王再问：“那么为什么你最出名呢? 　　扁鹊答：“长兄治病，是治病于病情发作之前。由于一般人不知道他事先能铲除病因