数字信号_加窗_凯撒窗.docVIP

研究型学习报告 一、问题重述 7.6 我们要用Kaiser窗法设计一个实值的一般线性相位的FIR滤波器，且满足以下指标： 将Kaiser窗加到理想实值的脉冲响应上可以满足该指标，与该脉冲响应有关的理想频域响应为： (a)满足指标的最大值是多少？相应的值是多少？清楚地说明你的理由。 (b)满足指标的最大值是多少？相应的M值是多少？清楚地说明你的理由。 二、问题求解 我们知道，Kaiser窗法滤波器可以看成是一个低通滤波器加上一个高通滤波器。 根据理想的，我们容易知道对应的参数分别为和。在指标要求的带阻范围内，这两个误差参数应该相加，并且我们容易得到： 从而求得以下参数： ； ； 。 易知过渡带宽度为，能够满足题目指标。 从而容易得到相关的阶数： 三、仿真验证 根据题目的要求指标，我们已经得到对应Kaiser窗的参数和，从而我们可以验证Kaiser窗设计的FIR滤波器性能。 Kaiser窗的窗函数表达式为： 其中，是第一类变形零阶贝塞尔函数，是一个可以自由选择的参数，它可以同时调整主瓣宽度和旁瓣电平。 我们用matlab中的kaiser命令来产生响应的。 窗函数法设计滤波器的步骤如下： 给定所要求的频率响应函数； 求出对应的脉冲响应； 利用满足条件计算得到的值和M值，选定窗的形状。 求得所设计的FIR滤波器的单位抽样响应 ， 求得滤波器频域表达函数，检验是否满足设计指标。 根据以上步骤，我们进行了matlab仿真，仿真结果如下: Figure 1 w(n)时域和频域特性 Figure 2 加窗后的脉冲时域响应和频域对数特性 Figure 3 加窗后的频域线性特性 通过仿真线性结果figure3的显示，该Kaiser窗法设计的FIR滤波器能够满足我们要求的指标。可见Kaiser窗性能优越。 作为对比，我们列出了矩形窗设计FIR滤波器作为比较： Figure 4 矩形窗FIR滤波器（dB） Figure 5 矩形窗FIR滤波器（linear） 由上观察，显然矩形窗设计的滤波器峰值误差不满足指标要求。 Matlab设计Kaiser窗程序如下： clc,clear all; %% Hd=[2,1,2]; %% N=73; r=(N-1)/2; syms w; for I=1:1:N hd0=0;hd1=0;hd2=0; hd0=double(int(exp(i*w*(I-r))*Hd(1),w,-pi,-0.5*pi)); hd1=double(int(exp(i*w*(I-r))*Hd(2),w,-0.25*pi,0.25*pi)); hd2=double(int(exp(i*w*(I-r))*Hd(3),w,0.5*pi,pi)); hd(I)=(hd0+hd1+hd2)/(2*pi); end %% beita=2.65; wn=kaiser(N,beita); wvtool(wn); %% for I=1:N; hn(I)=wn(I)*hd(I); end wvtool(hn); %%通过DTFT求和得到。