1基于FDATOOL工具箱实现数字滤波器设计.doc

太原电力高等专科学校数字信号处理课程设计报告题目 基于FDATOOL工具箱实现数字滤波器设计 系别_电子信息工程系_ 专业 通信技术 班级 通信0910班 姓名_ 李俊锋 _ 学号_0960131024 _ 指导教师_任 淑 萍 _ 设计时间 2011 年 4 月 16 日 一、 设计题目：1、题目名称 基于FDATOOL工具箱实现数字滤波器设计2、题目来源 自选 二、 原始资料：1、课题简介：本课程设计是利用学生已学过的MATLAB基础知识和基本MATLAB功能，使数字信号处理的理论得到实现从信号的产生到数字滤波器设计并根据产生的信号进行滤波，观察滤波前后信号的频谱。加强学生对书本中基本公式的理解及学会应用的能力。本课题是将理论知识的综合应用的课程设计，具体要求是：（1）利用滤波器的工具箱FDATOOL，分别设计IIR和FIR（低通、高通、带通、带阻）滤波器，涉及的算法是巴特沃斯，切比雪夫型、型及窗函数法，并比较设计IIR滤波器的三种算法的优缺点。要求报告中分别给出幅频和相频图，零极点图及脉冲响应图并有参数说明。（2）信号处理工具箱SPTOOL，本工具箱具有信号频谱的分析，滤波器的设计，以及对混频信号或噪音信号进行滤波的功能。要求设计设计（低通、高通、带通、带阻）滤波器分别对两种频率的混频信号和三种频率的混频信号进行滤波，观察滤波前后信号的频谱。报告中要求附每种滤波器对应的信号频谱对比图。（在时间和能力允许的情况下可以选做）2、MATLAB在数字信号处理中的应用，最新可参考论文。3、PC机44台，MATLAB7.1版本软件。 三、设计说明书应包括的内容（课题简介的具体要求中有详细说明）四、主要参考资料：MATLAB在数字信号处理中的应用，最新可参考论文五、速度要求：1、设计阶段 第 周（ 月 日） 至第 周（ 月 日）共 周基于FDATOOL工具箱实现数字滤波器设计利用滤波器的工具箱FDATOOL，分别设计IIR和FIR（低通、高通、带通、带阻）滤波器，涉及的算法是巴特沃斯，切比雪夫型、型及窗函数法，并比较设计IIR滤波器的三种算法的优缺点。要求报告中分别给出幅频和相频图，零极点图及脉冲响应图并有参数说明一利用巴特沃斯设计IIR的低通滤波器，其参数为：Fs=3000Hz, Fpass=1000Hz,Fstop=1300Hz ，Apass:1 Astop : 80 Response Type: Lowpass Design Method : IIR (Butterworth)Filter order : Minimum order Option : Match exactly (passband)Frequency Specification: unit: HzFs=3000Hz, Fpass=1000Hz,Fstop=1300Hz Magnitude Specifications: units: dBApass:1 Astop : 80输出图形为：幅度谱和零极点图 二利用切比雪夫II型来设计带通滤波器，其给定参数为：Fs=3000Hz,Fs1=350Hz,Fpass1=450Hz,Fpass2=1200Hz,fstop2=1400Hz Apass:1 Astop : 80Response Type: Bandpass Design Method : IIR (chebyshev TypeII型)Filter order : Minimum order Option : Match exactly (passband)Frequency Specification: unit: HzFs=3000Hz,Fs1=350Hz,Fpass1=450Hz,Fpass2=1200Hz,fstop2=1400HzMagnitude Specifications: units: dBApass:1 Astop : 80输出图形为：幅度谱和零极点图 三 利用切比雪夫I型设计IIR的高通滤波器，其给定参数为：Fs=1500Hz fstop=500Hz Apass:1 Astop : 60 fpass=700HzResponse Type: Highpass Design Method : IIR (chebyshev TypeI型)Filter order : Minimum order Option : Match exactly (passband)Frequency Specification: unit: HzFs=1500Hz fstop=500Hz fpass=700Hz Magnitude Specifications: units: dBApass:1 Astop : 60输出图形为：幅度谱和零极点图 四利用切比雪夫II型设计IIR的带阻滤波器，其参数为：Fs=3000Hz ,Fpass1=350 ,Fs1=450, Fpass2=1400 ,Fs2=1200 Ap1=0.5 As1=80,Ap=0.5Response Type: Bandpass Design Method : IIR (chebyshev TypeII型)Filter order : Minimum order Option : Match exactly (passband)Frequency Specification: unit: HzFs=3000Hz ,Fpass1=350 ,Fs1=450, Fpass2=1400 ,Fs2=1200Magnitude Specifications: units: dBAp1=0.5 As1=80,Ap=0.5输出图形为：幅度谱和零极点图 一利用FIR中的矩形窗来设计低通滤波器，其参数为：Fs=4800Hz，Fc=1200HzFiter Type: lowpassDesign method: FIR windowFilter order:10Window: RectangularFrequency Specification: UNITS:HzFs=4800Hz，Fc=1200Hz 输出图形为：幅度谱和相位谱 二利用FIR中的三角窗来设计高通滤波器，其参数为：Fs=4800Hz，Fc=1200HzFiter Type: HighpassDesign method: FIR windowFilter order:10Window: bartlettFrequency Specification: UNITS:HzFs=4800Hz，Fc=1200Hz 输出图形为：幅度谱和相位谱 三利用FIR中的布莱克曼窗来设计带通滤波器，其参数为：Fs=4800Hz,Fc1=400Hz,Fc2=2000HzFiter Type:BandpassDesign method: FIR windowFilter order:10Window: Bartlett-hanningFrequency Specification: UNITS:HzFs=4800Hz,Fc1=400Hz,Fc2=2000Hz输出图形为：幅度谱和相位谱 四利用FIR中的哈明窗来设计带阻滤波器，其参数为：Fs=4800Hz Fc1=500Hz Fc2=1200HzFiter Type:BandstopDesign method: FIR windowFilter order:10Window: hammingFrequency Specification: UNITS:HzFs=4800Hz Fc1=500Hz Fc2=1200Hz输出图形为：幅度谱和相位谱 五、IIR滤波器和FIR滤波器的优缺点：通过上述对两种不同类型结构的滤波器的参、输出图形我们有了大概的一个了解！FIR滤波器的最主要的特点是没有反馈回路，故不存在不稳定的问题;同时，可以在幅度特性是随意设置的同时，保证精确的线性相位。稳定和线性相位特性是FIR滤波器的突出优点。另外，它还有以下特点：设计方式是线性的;硬件容易实现；滤波器过渡过程具有有限区间；IIR滤波器阶次较高，其延迟也要比同样性能IIR滤波器大得多。IIR滤波器的首要优点是可在相同阶数时取得更好的滤波效果。但是IIR滤波器设计方法的一个缺点是无法控制滤波器的相位特性。由于极点会杂散到稳定区域之外，自适应IIR滤波器设计中碰到的一个大问题是滤波器可能不稳定。因此，一般采用FIR滤波器作为自适应滤波器的结构总之，IIR和FIR各有特点，在应用时要根据各方面的指标，综合考虑加以选择。六设计心得体会 在进行数字滤波器的设计过程中发现，Matlab的数学处理功能确实非常的强大，可以满足对一般信号处理的要求。在设计过程中，我也学习到了很多关于信号处理的实践方法，让我对信号处理及信号的本质有了更深一步的认识，这些都是在书本学习中无法理解的。同时，对信号处理中常见的滤波类型有了清晰的