基于MATLAB滤波器的设计方法.pdf

MATLAB课程设计报告 学 院：地球物理与石油资源学院 班 级： 测井（基） 00 姓 名： 大牛啊啊啊 学 号： 班内编号： 指导教师： 陈义群 完成日期： 2013年6月3日 一、 题目 FIR滤波器的窗函数设计法及性能比较 1. FIR滤波器简介 数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理 来达到频域滤波的目的。根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类：无限冲激响应 （IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。与IIR滤波器相比，FIR滤波器的主要特点 为： a. 线性相位；b.非递归运算。 2. FIR滤波器的设计 FIR滤波器的设计方法主要有三种：a.窗函数设计法；b.频率抽样发；c.最小平法抽样法 ； 这里我主要讨论在MATLAB环境下通过调用信号分析与处理工具箱的几类窗函数来设计滤 波器并分析与比较其性能。窗函数法设计FIR滤波器的一般步骤如下： a. 根据实际问题确定要设计的滤波器类型； b. 根据给定的技术指标，确定期望滤波器的理想频率特性； c. 求期望滤波器的单位脉冲响应； d. 求数字滤波器的单位脉冲响应； e. 应用。 常用的窗函数有 (1)Hanning window  n w(n)  [0.5 0.5cos( )]RN (n) (9.2.2) N 1 (2)Hamming window 2 n w(n)  [0.54 0.46 cos( )]RN (n) (9.2.3) N 1 (3)Balckman window 2 n 4 n w(n)  [0.42 0.5cos( ) 0.08cos( )]RN (n) (9.2.4) N 1 N 1 (4)Kaiser window 2 I 0 { 1[2n /(N 1)] } w(n)  [ ]RN (n) (9.2.5) I 0 () 式中I 0 (x)是零阶Bessel函数，可定义为  (x / 2)m 2 I 0 (x)  1[ ] m1 m! 当x  0时与矩形窗一致；当x  5.44 14时与海明窗结果相同； 当x  8.885时与布莱克曼窗结果相同。 4. 常用窗函数的参数 5. FIR滤波器的MATLAB实现方式 在MATLAB信号分析与处理工具箱中提供了大量FIR窗函数的设计函数，本次用到主要 有以下几种： hanning(N) hanning窗函数的调用 hamming(N) hamming窗函数的调用 blackman(N) blackman窗函数的调用 kaiser(n+1,beta) kaiser窗函数的调用 kaiserord 计算kaiser窗函数的相关参数 freqz 求取频率响应 filter 对信号进行滤波的函数 6. 实验具体步骤 本次实验分别通过调用hanning ,hamming ,Blackman,kaiser窗函数，给以相同的技术参数，来设计低通，带通，高通滤波器 ，用上述窗函