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课 程 设 计
课程设计名称:数字信号处理课程设计
专 业 班 级 : 电信
学 生 姓 名 :
学 号 :
指 导 教 师 : 乔丽红
课程设计时间: 6.16-6.20
电子信息工程 专业课程设计任务书
学生姓名
专业班级
学号
题 目
用巴特莱特窗函数法设计数字FIR带通滤波器
课题性质
其他
课题来源
自拟
指导教师
乔丽红
同组姓名
主要内容
用巴特莱特窗函数法设计一个数字FIR带通滤波器,要求通带边界频率为400Hz,500Hz,阻带边界频率为350Hz,550Hz,通带最大衰减1dB,阻带最小衰减40dB,抽样频率为2000Hz,用MATLAB画出幅频特性,画出并分析滤波器传输函数的零极点;
信号经过该滤波器,其中450Hz,600Hz,滤波器的输出是什么?用Matlab验证你的结论并给出的图形。
任务要求
1.掌握用巴特莱特窗函数法设计数字FIR带通滤波器的原理和设计方法。
2.掌握用Kaiser方程估计FIR数字滤波器长度的方法。
3.求出所设计滤波器的Z变换。
4.用MATLAB画出幅频特性图并验证所设计的滤波器。
参考文献
1、程佩青著,《数字信号处理教程》,清华大学出版社,2001
2、Sanjit K. Mitra著,孙洪,余翔宇译,《数字信号处理实验指导书(MATLAB版)》,电子工业出版社,2005年1月
3、郭仕剑等,《MATLAB 7.x数字信号处理》,人民邮电出版社,2006年
4、胡广书,《数字信号处理 理论算法与实现》,清华大学出版社,2003年
审查意见
指导教师签字:
教研室主任签字: 2014 年06 月 12 日
说明:本表由指导教师填写,由教研室主任审核后下达给选题学生,装订在设计(论文)首页
一 需求分析和设计内容
数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础,同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。现如今随着电子设备工作频率范围的不断扩大,电磁干扰也越来越严重,接收机接收到的信号也越来越复杂。为了得到所需要频率的信号,就需要对接收到的信号进行过滤,从而得到所需频率段的信号,这就是滤波器的工作原理。对于传统的滤波器而言,如果滤波器的输入,输出都是离散时间信号,则该滤波器的冲激响应也必然是离散的,这样的滤波器定义为数字滤波器。它通过对采样数据信号进行数学运算来达到频域滤波的目的.
滤波器在功能上可分为四类,即低通(LP)、高通(HP)、带通(BP)、带阻(BS)滤波器等,每种又有模拟滤波器(AF)和数字滤波器(DF)两种形式。对数字滤波器,从实现方法上,具有有限长冲激响应的数字滤波器被称为FIR滤波器,具有无限长冲激响应的数字滤波器被称为IIR滤波器。
FIR数字滤波器的主要优点有:一、具有严格的线性相位特性;二、不存在稳定性问题;三、可利用DFT来实现。这些优点使FIR数字滤波器得到了广泛应用。窗函数法是一种设计FIR数字滤波器的基本方法,但它不是最佳设计方法,在满足同样设计指标的情况下,用这种方法设计出的滤波器的阶数通常偏大。在窗函数法的基础上,以所定义的逼近误差最小为准则来进行优化设计的算法,由于其中的逼近误差可根据不同的设计要求进行定义,故此算法适应性强,它既可用于设计选频型滤波器,又适用于非选频型滤波器的设计。常用的窗函数有矩形窗函数、巴特莱特窗函数、三角窗函数、汉宁(Hann)窗函数、海明(Hamming)窗函数、布莱克曼(Blackman)窗函数、凯塞(Kaiser)窗函数等。本设计通过MATLAB软件对FIR型滤波器进行理论上的实现,利用巴特莱特窗函数设计数字FIR带通滤波器。FIR系统不像IIR系统那样易取得较好的通带和阻带衰减特性,要取得较好的衰减特性,一般要求H(z)阶次要高,也即M要大。FIR系统有自己突出的优点:系统总是稳定的;易实现线性相位;允许设计多通带(或多阻带)滤波器,后两项都是IIR系统不易实现的。FIR数字滤波器的设计方法有多种,如窗函数设计法、频率采样法和Chebyshev逼近法等。随着Matlab软件尤其是Matlab的信号处理工作箱的不断完善,不仅数字滤波器的计算机辅助设计有了可能,而且还可以使设计达到最优化。本实验的数字滤波器的MATLAB实现是指调用MATLAB信号处理工具箱函数filter对给定的输入信号x(n)进行滤波,得到滤波后的输出信号y(n)。
用巴特莱特窗函数法设计一个数字FIR带通滤波器,要求通带边界频率为400Hz,500Hz,阻带边界频率为350Hz,550Hz,通带最大衰减1dB,阻带最小衰
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