DSP-综合设计实验要求(模板).doc

综合性（设计性）实验报告实验课程： 数字信号处理 学 号： 2012080246 姓 名： 宋 飞 强 班 级： 电 信1班 学 期： 第二学期 指导教师： 冯 浩 实验六 用双线性变换法设计IIR数字滤波器一、实验类型 综合性实验二、实验目的和要求1、熟悉用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法。2、掌握数字滤波器的计算机仿真方法。3、通过对实际心电图信号的滤波作用，获得数字滤波器的感性知识。三、实验方案设计1、IIR数字滤波器的双线性变换法；2、巴特沃思低通滤波器；3、通带最大衰减、阻带最小衰减、3dB截止频率；4、Matlab编程算法。四、实验步骤1、绘制原始数据图形。2、设计巴特沃思低通滤波器并绘制其幅频相应曲线。3、用设计的滤波器对原始数据进行滤波。4、绘制滤波后的数据图。五、原始数据记录wp=0.2*pi;wr=0.3*pi;Ap=1;Ar=15; %确定数字滤波器指标参数T=1;Omegap=(2/T)*tan(wp/2);Omegar=(2/T)*tan(wr/2); %模拟滤波器指标cs,ds=afd_butt(Omegap,Omegar,Ap,Ar); %得到H(s),其中cs为分子多项式系数,ds为分母多项式系数db,mag,pha,Omega=freqs_m(cs,ds,pi); %模拟滤波器的频率响应figure;subplot(231);plot(Omega,mag);title(AF的幅度响应); %模拟滤波器响应subplot(232);plot(Omega,db);title(AF的幅度响应db);subplot(233);plot(Omega,pha);title(AF的相位响应);b,a=bilinear(cs,ds,1/T); %双线性变换法,从模拟滤波器到数字滤波器db,mag,pha,w=freqz_m(b,a,pi); %数字滤波器的频率响应subplot(234);plot(w/T,mag);title(DF的幅度响应); %数字滤波器的频率响应subplot(235);plot(w/T,db);title(DF的幅度响应db);subplot(236);plot(w/T,pha);title(DF的相位响应);%开始滤波fid=fopen(text1.txt,r); if fid=0 error(cannot open the input file!)endinputx,N=fscanf(fid,%d);figure;n=0:1:(N-1);subplot(211);stem(n,inputx);title(未滤波前的心电图);y1=filter(b,a,inputx); %y1=myfilter(inputx);subplot(212);stem(n,y1);title(滤波后的心电图);fclose(fid);functiondb,mag,pha,Omega=freqs_m(b,a,Omega_Max)% s域频率响应的计算Omega=0:1:500*Omega_Max/500;H=freqs(b,a,Omega);mag=abs(H); %幅度响应db=20*log10(mag+eps)/max(mag);%幅度响应的db值pha=angle(H); %相位响应functiondb,mag,pha,w=freqz_m(b,a,w_Max);% z域频率响应的计算w=0:1:499*w_Max/500;H=freqz(b,a,w);mag=abs(H);db=20*log10(mag+eps)/max(mag);pha=angle(H);function b,a=afd_butt(Omegap,Omegar,Ap,Ar); %求H(s)% b 分子多项式系数% a 分母多项式系数% Omegap 通带截止频率(rad/s) Ap通带衰减(dB)% Omegar 阻带截止频率(rad/s) Ar阻带衰减(dB)krp=(10(0.1*Ar)-1)/(10(0.1*Ap)-1)0.5;lemdarp=Omegar/Omegap;N=ceil(log10(krp)/log10(lemdarp);%计算滤波器阶数Omegac=Omegar/(10(0.1*Ar)-1)(1/2/N);%3db截止频率 通带满足指标，阻带指标有剩余b,a=butter(N,Omegac,s); 实验七 用窗函数法设计FIR数字滤波器一、实验类型 综合性实验二、实验目的和要求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FIR数字滤波器特性3、了解各种窗函数对滤波特性的影响三、实验方案设计1、用窗函数法设计线性相位低通滤波器；2、FIR数字滤波器；3、窗函数上下边带截止频率；4、Matlab编程算法。四、实验步骤1、用海明窗设计一线性相位低通FIR数字滤波器。要求在窗口长度情况下，分别求出h(n)，输出相应的幅频特性和相频特性曲线，观察3dB和20dB带宽。总结窗口长度N对滤波特性的影响。2、用四种窗函数(矩形窗、汉宁窗、海明窗、布拉克曼窗)设计线性相位低通滤波器。绘制相应的幅频特性曲线（dB），观察3dB和20dB带宽以及阻带的衰减，比较四种窗函数对滤波器特性的影响。五、原始数据记录figure;N=15; %窗口长度wc=0.25*pi; %截止频率n=0:1:N-1;hd=ideal_lp(wc,N); %求理想滤波器单位脉冲响应subplot(221);stem(n,hd);title(理想单位脉冲响应);w_ham=(hamming(N);h=hd.*w_ham; %加窗subplot(223);stem(n,h);title(实际单位脉冲响应);H,w=freqz(h); %计算数字滤波器频响函数mag=abs(H);db=20*log10(mag+eps)/max(mag);pha=angle(H);subplot(222);plot(w/pi,mag);title(实际的幅度响应);subplot(224);plot(w/pi,pha);title(实际的相位响应);figure;plot(w/pi,db);title(实际的幅度db响应);db=20*log10(mag+eps)/max(mag);figure;N=33;wc=0.25*pi;n=0:1:N-1;hd=ideal_lp(wc,N);subplot(221);stem(n,hd);title(理想单位脉冲响应);w_ham=(hamming(N);h=hd.*w_ham;subplot(223);stem(n,h);title(实际单位脉冲响应);H,w=freqz(h)mag=abs(H);db=20*log10(mag+eps)/max(mag);pha=angle(H);subplot(222);plot(w/pi,mag);title(实际的幅度响应);subplot(224);plot(w/pi,pha);title(实际的相位响应);figure;plot(w/pi,db);title(实际的幅度db响应);ideal_lp函数：function hd=ideal_lp(wc,N)%N为奇数，理想低通滤波器的脉冲响应h(n)alpha=(N-1)/2;n=0:1:N-1;m=n-alpha;hd=sin(wc*m)./(pi*m);hd(alpha+1)=wc/pi;2、%不同的窗口对滤波器的影响N=33;wc=0.25*pi;hd=ideal_lp(wc,N);w_box=(boxcar(N);%矩形窗h_box=hd.*w_box;w_han=(hanning(N);%汉宁窗h_han=hd.*w_han;w_ham=(hamming(N);%海明窗h_ham=hd.*w_ham;w_bla=(blackman(N);%二阶升余弦窗h_bla=hd.*w_bla;H,w=freqz(h_box);subplot(221);plot(w/pi,20*log10(abs(H);title(由矩形窗设计的filter幅度响应);H,w=freqz(h_han);subplot(222);plot(w/pi,20*log10(abs(H);title(由汉宁窗设计的filter幅度响应);H,w=freqz(h_ham);subplot(223);plot(w/pi,20*log10(abs(H);title(由海明窗设计的filter幅度响应);H,w=freqz(h_bla);subplot(224);plot(w/pi,20*log10(abs(H);title(由二阶升余弦窗设计的filter幅度响应);实验八 用频率取样法设计FIR数字滤波器一、实验类型 设计性实验二、实验目的和要求1、掌握用频率取样法设计线性相位FIR DF的方法2、熟悉频率取样理论，熟悉内插函数及其应用。3、了解FIR DF的频率特性和相位特性，观察过渡带取样点对滤波器三、实验方案设计1、频域采样理论。2、用频率采样法设计具有线性相位的低通滤波器。3、单位脉冲响应的奇、偶对称性；FIR DF的频率特性和相位特性。4、Matlab编程算法。四、实验步骤1、根据实验内容要求给出所设计滤波器的系统函数H(z)及相应的幅频和相频特性曲线。2、检查所设计的滤波器是否符合要求，说明设计过程中应考虑的因素及其对所设计滤波器性能的影响。3、给出利用Matlab设计滤波器的源代码。五、原始数据记录clcN=33;H=ones(1,9),0.4,zeros(1,13),0.4,ones(1,9