实验基于MATLAB的FIR数字滤波器设计.docVIP

实验4 基于MATLAB的FIR数字滤波器设计 实验目的：加深对数字滤波器的常用指标和设计过程的理解。 实验原理：低通滤波器的常用指标： 通带边缘频率，阻带边缘频率 ，通带起伏， 通带峰值起伏， 阻带起伏，最小阻带衰减。 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=fir1(N,Wn,’ftype’) 等函数辅助设计FIR数字滤波器。’high’高通，’stop’带阻等；taper为窗函数类型，默认为海明窗，窗系数需要实现用窗函数blackman, hamming,hanning chebwin, kaiser产生。 例1 用凯塞窗设计一FIR低通滤波器，通带边界频率 ，阻带边界频率 ，阻带衰减 不小于50dB。 解 首先由过渡带宽和阻带衰减 来决定凯塞窗的N和 ， ， ? 上图给出了以上设计的频率特性，(a) 为N=30直接截取的频率特性(b)为凯塞窗设计的频率特性。凯塞窗设计对应的MATLAB程序为： wn=kaiser(30,4.55); nn=[0:1:29]; alfa=(30-1)/2; hd=sin(0.4*pi*(nn-alfa))./(pi*(nn-alfa)); h=hd.*wn; [h1,w1]=freqz(h,1); 或者：b = fir1(29,0.4,kaiser(30,4.55)); [h1,w1]=freqz(b,1); plot(w1/pi,20*log10(abs(h1))); axis([0,1,-80,10]); grid; xlabel(归一化频率/() ; ylabel(幅度/dB) ; [n,Wn,beta,ftype] = kaiserord(f,a,dev)函数来估计滤波器阶数等，得到凯塞窗滤波器： fcuts = [0.3 0.5]; %归一化频率omega/pi mags = [1 0]; devs = [0.05 10^(-2.5)]; [n,Wn,beta,ftype] = kaiserord(fcuts,mags,devs); %计算出凯塞窗N，beta的值 hh = fir1(n,Wn,ftype,kaiser(n+1,beta),noscale); freqz(hh); ???实际中，一般调用MATLAB信号处理工具箱函数remezord来计算等波纹滤波器阶数N和加权函数W(ω)，调用函数remez可进行等波纹滤波器的设计，直接求出滤波器系数。函数remezord中的数组fedge为通带和阻带边界频率，数组mval是两个边界处的幅值，而数组dev是通带和阻带的波动，fs是采样频率单位为Hz。例2 利用雷米兹交替算法，设计一个线性相位低通FIR数字滤波器，其指标为：通带边界频率fc=800Hz，阻带边界fr=1000Hz，通带波动 阻带最小衰减At=40dB，采样频率fs=4000Hz。 解 在MATLAB中可以用remezord 和remez两个函数设计，其结果如图2，MATLAB程序如下： fedge=[800 1000]; mval=[1 0]; dev=[0.0559 0.01]; ?????????????? ? fs=4000; [N,fpts,mag,wt]=remezord(fedge,mval,dev,fs); b=remez(N,fpts,mag,wt); [h,w]=freqz(b,1,256); plot(w*2000/pi,20*log10(abs(h))); grid;? ????????????????? ?xlabel(频率/Hz) ; ylabel(幅度/dB); ??????????????? ???? 实验内容： 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：，，通带峰值起伏：。 阻带边缘频率：，，最小阻带衰减： 。 分别用两种FIR数字滤波器。 实验要求：给出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，讨论它们各自的实现形式和特点。 1-1）用窗函数法实现： 调用函数[n,wn,bta,ftype]=kaiserord（f，a，dev，fs） 参数：f=[0.3 0.45 0.65 0.8]为对应数字频率，，，，[0.01 0.1087 0.01]用于指定各个频带输出滤波器的频率响应与其期望幅值之间的最大输出误差或偏差，长度与a相等，计算公式：阻带衰减误差=，通带波动衰减误差= fs缺省值为2HZ [n,wn,bta,ftype]=kaiserord([0.3 0.45