信号分析与处理课程设计--带阻FIR数字滤波器设计.docx

课程设计报告名 称: 数字信号处理 题 目：带阻FIR数字滤波器设计院 系： 自动化系 班 级： 测 控 1201 日 期：2015年01月23日《信号分析与处理A》课程设计任 务 书一、 目的与要求能够运用本课程中学到的知识，设计基于窗口函数法的FIR 数字滤波器。要求掌握数字信号处理的基本方法；FIR滤波器的设计步骤和方法；能够熟练采用C 语言或MATLAB语言进行计算机辅助设计和仿真验证设计内容的合理性。 主要内容8. 请采用窗口函数法设计一个低通FIR数字滤波器，要求设计的频率响应为三、 进度计划序号设计(实验)内容完成时间备注1领取设计任务 查阅相关资料2015.1.192制定滤波器设计的方案2015.1.203编程实现2015.1.20-2015.1.224答辩2015.1.23四、 设计（实验）成果要求课程设计报告五、 考核方式设计报告+答辩《信号分析与处理》课程设计 一、 课程设计的目的与要求1.能够运用本课程中学到的知识，设计基于窗口函数法的FIR 数字滤波器。2.要求掌握数字信号处理的基本方法；FIR滤波器的设计步骤和方法；3.能够熟练采用C语言或MATLAB语言进行计算机辅助设计和仿真验证设计内容的合理性。二、设计正文 1.所做题目如下：请采用窗口函数法设计一个带阻FIR数字滤波器，要求设计的频率响应为2.设计分析和设计步骤 2.1确定设计指标本题目需要我们设计一个带阻的FIR数字滤波器，要求的波动范围为±0.05,由大于-44dB而小于-25dB。所以选择海宁窗。查表可知海宁窗最小阻带衰减为44db，最接近我们所要求的。该滤波器有两个过渡带宽,两过渡带宽窄相等。根据海宁窗的过渡带宽，可以确定序列的长度为80，由于N必须为奇数，所以取N=81。根据海宁窗的过渡带宽构造理想的频率响应：H(w)= 2.2 数字滤波器的单位采样响应 由两个转折频率: 计算出 2.3选择窗函数对单位采样响应进行加窗处理 海宁窗函数:用Mtlab仿真得到海宁窗的窗函数如图：移位并施加海宁窗，得：运用Matlab仿真得到h(n)如图： 2.4 计算滤波器的频率特性，检验是否满足设计要求 对所得的h(n)做傅立叶变换,对此低通滤波器，它的傅立叶变换为： 用Matlab对其进行仿真，如图：通带判断，其曲线如下：由程序结果可知Max = 1.00631.05，在精度范围之内，所以通带满足题目要求。阻带判断，其曲线如下：由程序结果可知Min =7.3238e-060.05，在精度范围之内，所以阻带带满足题目要求。2.5构造通带和阻带内不同频率和不同幅值的正弦序列组合而成的输入信号序列，用所设计的滤波器对其进行滤波，验证设计滤波器的合理性分别在两个通带内与阻带内取值，然后分别验证①，，运用Matlab仿真得到如图;由上图可知，滤波后的信号y1与输入信号x1相同，无信号x2。证明该通带内滤波器性能良好，满足题目。，，运用Matlab仿真得到如图; 由上图可知，滤波后的信号y2与输入信号x3相同，无信号x2。证明该通带内滤波器性能良好，满足题目。综上，滤波器在整个通带内性能良好，满足设计需求。三.课程设计总结通过本次带阻FIR数字滤波器的课程设计，我加深了对数字滤波器理论知识的理解，同时对利用窗函数设计滤波器的设计方法、步骤及各种数字滤波器性能指标都有了一定的了解；由阻带最小衰减确窗函数的类型，由过渡带宽确定窗函数的点数N等知识。通过此次课程设计学习了matlab的部分操作以及编程过程，我想这将在以后的学习中对我们有很大的帮助，而且在今后我们应加强编程意识。本次课程设计学会了很多知识，受益匪浅。最后，应该感谢我们的指导教师。是他们细心的讲解使我们能更清楚的完成任务，再次感谢你们。四.参考文献[1] 崔翔主编 《信号分析与处理》. 中国电力出版社, 第二版. 2011年[2] 王世一主编.《数字信号处理》.北京理工大学出版社.第二版.2008年[3] 张德丰.MATLAB数字图像处理. 机械工业出版社.2009年附录:Matlab程序clear all;wl=0.25*pi;wu=0.55*pi;N=81;for i=1:N if i==41 h(i)=(wl-wu)/pi+1; h1(i)=(wl-wu)/pi+1; else h(i)=(sin((i-41)*wl)-sin((i-41)*wu))/pi/(i-41)*0.5*(1+cos(pi*(i-41)/40)); h1(i)=(sin((i-41)*wl)-sin((i-41)*wu))/pi/(i-41); end w(i)=0.5*(1+cos(pi*(i-41)/40));endb=0:pi/800:pi;L=801;for i=1:L H(i)=0;