Fir低通滤波实验报告..doc

CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 设计题目： FIR数字低通滤波器 学生姓名： 胡扬、李元林、黄一师、周通 学院名称： 长春工程学院 专业名称： 电子信息工程 班级名称： 电子1041 学 号： 35、29、34、8 完成时间： 2013-12-11 2013年 12月 11日 任务分配表 班级 学号 姓名 完成主要任务 电子1041 35 胡扬 程序调试及 软件仿真 电子1041 29 李元林 Protel原理图 及PCB图 电子1041 34 黄一师 整理报告、 协同软件仿真 电子1041 8 周通 查找资料 理论研究 FIR数字低通滤波器 胡扬、李元林、黄一师、周通 （电子1041:35、29、34、8） 摘 要： 本文设计了一个一种基于Matlab和CCS软件的FIR数字低通滤波器，符合通带边界频率8600Hz，阻带边界频率12000Hz，通带最大衰减3db，阻带最小衰减80db的技术指标。文中深入分析了该滤波器系统设计的功能特点、实现原理以及技术关键，阐述了使用MATLAB进行Fir低通滤波器设计及仿真的具体方法。最后把整个设计方案用CCS编写代码并用Matlab和CCS联合进行仿真。仿真结果与理论相符，因此，该设计方法实现了FIR数字低通滤波。 关键词：Fir数字低通滤波器 TMS320VC54xx 0 引言 随着电子技术的飞速发展，人们正逐步进入数字化时代，数字滤波器越来越受到人们的关注，并且在近代电信设备和各类控制系统中的应用极为广泛，如语音处理、图像处理、通信、电视、雷达、生物医学信号处理等。数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性，可分为有无限长单位冲激响应（IIR）滤波器和有限长单位冲击响应（FIR）滤波器。IIR滤波器虽然可以利用模拟滤波器设计的结果，方便简单，但它的相位是非线性的。图像处理以及数据传输都要求信道具有线性相位，同时又可以具有任意的幅度特性，而FIR滤波器的单位冲激响应是有限长的，因而滤波器一定是稳定的。随着Matlab软件和信号处理工具箱的不断完善，可以利用Matlab信号处理工具箱快速有效地实现数字滤波器的设计、分析和仿真。 1 系统原理及设计方法 1.1 FIR滤波器的基本结构 FIR滤波器[7]的单位抽样响应为有限长度，一般采用非递归形式实现。通常的FIR数字滤波器有横截性和级联型两种。 FIR滤波器实现的基本结构有： (1)FIR滤波器的横截型结构 表示系统输入输出关系的差分方程可写作： ? ??? 直接由差分方程得出的实现结构如图2-2所示： 图1-1、 横截型(直接型﹑卷积型) 若h(n)呈现对称特性，即此FIR滤波器具有线性相位，则可以简化加横截型结构，下面分情况讨论： 图1-2、N为奇数时线形相位实现结构 图1-3、N为偶数时线性相位实现结构 (2)FIR滤波器的级联型结构 将H(z)分解成实系数二阶因子的乘积形式： (1-1) ??? 这时FIR滤波器可用二阶节的级联结构来实现，每个二阶节用横截型结构实现。如图所示： 图1-4、 FIR滤波器的级联结构 这种结构的每一节控制一对零点，因而在需要控制传输零点时可以采用这种结构。 1.2 FIR数字滤波器的设计方法 IIR滤波器[7]的优点是可利用模拟滤波器设计的结果，缺点是相位是非线性的，若需要线性相位，则要用全通网络进行校正。FIR滤波器的优点是可方便地实现线性相位。 FIR滤波器单位冲激响应h(n)的特点： 其单位冲激响应h(n)是有限长(),系统函数为： (1-2) 在有限Z平面有(N-1)个零点，而它的(N-1)个极点均位于原点z=0处。 Fir滤波器线性相位的特点： ????如果FIR滤波器的单位抽样响应h(n)为实数，而且满足以下任一条件： 偶对称h(n)＝h(N-1-n)????奇对称h(n)＝-h(N-1-n) 其对称中心在n＝(N-1)/2处，则滤波器具有准确的线性相位。 窗函数设计法： ??? 一般是先给定所要求的理想滤波器频率响应，由导出，我们知道理想滤波器的冲击响应是无限长的非因果序列，而我们要设计的是是有限长的FIR滤波器，所以要用有限长序列来逼近无限长序列，设： (1-3) 常用的方法是用有限长度的窗函数w(n)来截取