FIR数字滤波器的设计.doc

电子信息工程系实验报告成 绩：课程名称：数字信号处理 指导教师（签名）：实验项目名称：FIR数字滤波器的设计 班级：通信 姓名： 学号： 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熟悉线性相位数字滤波器的特性。3了解各种窗函数对滤波特性的影响。4掌握对输入信号滤波的方法。实 验 环 境 计算机 、MATLAB软件实验内容和步骤设计FIR数字滤波器的步骤1）数字滤波器的性能要求：临界频率k、滤波器单位脉冲响应长度N； 2）根据性能要求，合理选择单位脉冲响应h(n)的奇偶对称性，从而确定理想频率响应的幅频特性和相频特性；3）求理想单位脉冲响应。在实际计算中，可对按M(M远大于N)点等距离采样，并对其求IDFT得，用代替； 4）选择适当的窗函数w(n)，根据求所需设计的FIR滤波器单位脉冲响应； 5）求，分析其幅频特性，若不满足要求，可适当改变窗函数形式或长度N，重复上述设计过程，以得到满意的结果。 实验内容1）用升余弦窗设计一线性相位低通FIR数字滤波器，截止频率。窗口长度N=15，33。要求在两种窗口长度情况下，分别求出，打印出相应的幅频特性及相频特性曲线，观察3dB带宽和20dB带宽。总结窗口长度N对滤波特性的影响。设计低通FIR数字滤波器时，一般以理想低通滤波特性为逼近函数，即：MATLAB代码：6N=15,33N=15;wc=pi/4;a=(N-1)/2;n=0:(N-1);m=n-a+eps;hdn=sin(wc*m)./(pi*m);wn=hanning(N);hn=hdn.*(wn);H,w=freqz(hn,1,1024,whole);dbH=20*log10(abs(H)+eps)/max(abs(H);figure(1);subplot(2,2,1);stem(n,hn,.);xlabel(n);ylabel(h(n);title(N=15时设计汉宁窗h(n);subplot(2,2,2);plot(w,abs(H);xlabel(w);ylabel(H(jw);title(h(n)的幅度谱);axis(0,3,0,1.5);subplot(2,2,3);plot(w,angle(H);xlabel(w);ylabel(w);title(h(n)的相位谱);axis(0,3,-4,4);subplot(2,2,4);plot(w/pi,dbH);xlabel(w/pi);ylabel(dB);title(损耗特性);axis(0,1,-110,0); N=33;wc=pi/4;a=(N-1)/2;n=0:(N-1);m=n-a+eps;hdn=sin(wc*m)./(pi*m);wn=hanning(N);hn=hdn.*(wn);H,w=freqz(hn,1,1024,whole);dbH=20*log10(abs(H)+eps)/max(abs(H);figure(2);subplot(2,2,1);stem(n,hn,.);xlabel(n);ylabel(h(n);title(N=33时设计汉宁窗h(n);subplot(2,2,2);plot(w,abs(H);xlabel(w);ylabel(H(jw);title(h(n)的幅度谱);axis(0,3,0,1.5);subplot(2,2,3);plot(w,angle(H);xlabel(w);ylabel(w);title(h(n)的相位谱);axis(0,3,-4,4);subplot(2,2,4);plot(w/pi,dbH);xlabel(w/pi);ylabel(dB);title(损耗特性);axis(0,1,-110,0);仿真结果：2）n=33，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，观察3dB和20dB带宽以及阻带最小衰减，比较四种窗函数对滤波器特性的影响。MATLAB代码：N=33;wc=pi/4;a=(N-1)/2;n=0:(N-1);m=n-a+eps;hdn=sin(wc*m)./(pi*m);wn=boxcar(N);hn=hdn.*(wn);H,w=freqz(hn,1,1024,whole);dbH=20*log10(abs(H)+eps)/max(abs(H);figure(1);subplot(1,3,1);stem(n,hn,.);xlabel(n);ylabel(h(n);title(N=33时设计矩形窗h(n);subplot(1,3,2);plot(w,abs(H);xlabel(w);ylabel(H(jw);title(h(n)的幅度谱);axis(0,3,0,1.5);subplot(1,3,3);plot(w/pi,dbH);xlabel(w/pi);ylabel(dB);title(损耗特性);axis(0,1,-110,0);N=33;wc=pi/4;a=(N-1)/2;n=0:(N-1);m=n-a+eps;hdn=sin(wc*m)./(pi*m);wn=hanning(N);hn=hdn.*(wn);H,w=freqz(hn,1,1024,whole);dbH=20*log10(abs(H)+eps)/max(abs(H);figure(2);subplot(1,3,1);stem(n,hn,.);xlabel(n);ylabel(h(n);title(汉宁窗函数设计h(n);subplot(1,3,2);plot(w,abs(H);xlabel(w);ylabel(H(jw);title(h(n)的幅度谱);axis(0,3,0,1.5);subplot(1,3,3);plot(w/pi,dbH);xlabel(w/pi);ylabel(dB);title(损耗特性);axis(0,1,-110,0);N=33;wc=pi/4;a=(N-1)/2;n=0:(N-1);m=n-a+eps;hdn=sin(wc*m)./(pi*m);wn=hamming(N);hn=hdn.*(wn);H,w=freqz(hn,1,1024,whole);dbH=20*log10(abs(H)+eps)/max(abs(H);figure(3);subplot(1,3,1);stem(n,hn,.);xlabel(n);ylabel(h(n);title(哈明窗函数设计h(n);subplot(1,3,2);plot(w,abs(H);xlabel(w);ylabel(H(jw);title(h(n)的幅度谱);axis(0,3,0,1.5);subplot(1,3,3);plot(w/pi,dbH);xlabel(w/pi);ylabel(dB);title(损耗特性);axis(0,1,60,0);N=33;wc=pi/4;a=(N-1)/2;n=0:(N-1);m=n-a+eps;hdn=sin(wc*m)./(pi*m);wn=blackman(N);hn=hdn.*(wn);H,w=freqz(hn,1,1024,whole);dbH=20*log10(abs(H)+eps)/max(abs(H);figure(4);subplot(1,3,1);stem(n,hn,.);xlabel(n);ylabel(h(n);title(布莱克曼函数设计h(n);subplot(1,3,2);plot