数字信号处理FIR数字滤波器的设计.docVIP

吉林建筑大学 电气与电子信息工程学院 数字信号处理课程设计报告 设计题目： FIR数字滤波器的设计 专业班级： 信工121 学生姓名： 学 号： 指导教师： 设计时间： 2015.1.12－2015.1.16 目 录 第1章 绪 论 1 1.1设计的作用、目的 1 1.2设计任务及要求 1 1.3设计内容 1 第2章 FIR数字低通波器的原理 2 2.1设计内容 2 2.1.1 数字滤波器的分类 2 2.1.2 FIR数字滤波器的结构 5 2.1.3吉布斯（Gibbs）效应 6 2.2窗函数法设计FIR滤波器 7 2.2.1对窗函数的要求及选窗原理： 13 2.2.2 MATLAB工具函数的选择： 14 第3章 FIR数字滤波器仿真分析 16 3.1设计步骤 16 3.2数字低通滤波器MATLAB编程及幅频特性曲线 18 3.2.1MATLAB语言编程 18 3.2.2幅频特性曲线 19 3.3优缺点 20 总结 21 参考文献 22 摘 要 随着新信息处理技术的飞速发展，数字信号处理技术在电子信息，通信，自动控制，仪表技术，雷达，航空航天，信息家电等高科技领域得到越来越广泛的应用。数字信号处理方法通常涉及变换，滤波，频谱分析，编码解码等分析处理。数字滤波是重要环节，它能满足滤波器对幅度和相位特性的严格要求，克服了模拟滤波器所无法解决的电压和温度漂移能够处理低频信号的问题，频率响应特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以达到很高，容易集成，这些优点决定了数字滤波器的应用越来越广泛。而有限冲击响应FIR滤波器在设计任意幅频特性的同时能够保证严格的线性相位特性。稳定和线性相位特性是FIR低通滤波器最突出的特点。本课程设计主要应用MATLAB软件，利用汉宁(Hanning)窗和哈明(Hamming)窗窗函数，设计低通FIR滤波器，并对所设计的滤波器进行仿真，从MATLAB仿真出频谱特性曲线对比，哈明窗比汉宁窗消除旁瓣的效果好一些而且主瓣稍窄，但是旁瓣衰减较慢是不利的方面。适当地改变系数，可得到不同特性的窗函数。其主瓣宽度与汉宁窗相同。可见哈明窗是一种高效窗函数。哈明窗和汉宁窗的主瓣具有最小的旁瓣和较大的衰减速度，是较为常用的窗函数。 关键字：FIR滤波器 窗函数 MATLAB 第1章 绪 论 1.1设计的作用、目的 本次课程设计是理论学习的延伸，是掌握所学知识的一种重要手段，锻炼了学生动手能力。对于贯彻理论联系实际、提高学习质量、塑造自身能力等于有特殊作用。训练和培养学生查阅资料，搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力，迅速准确的进行工程计算的能力，计算机应用能力。本次课程设计一方面通过MATLAB仿真设计内容，使我们加深对理论知识的理解，同时增强其逻辑思维能力，另一方面对课堂所学理论知识作一个总结和补充，也是对自己理论知识的一次检验，帮助我们更好去理解，去学习。通过MATLAB对不同窗函数的仿真，更加深刻的了解到，同样的FIR数字低通滤波器的技术指标，用不同的窗函数所设计出来有什么不同，并且用哪种窗函数设计出来的FIR数字低通滤波器比较好，可以从仿真中比较出来。 1.2设计任务及要求 通过课程设计各环节的实践，应使学生达到如下要求： 1.掌握双线性变换法及脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器以及窗 函数法设计FIR数字滤波器的原理、具体方法及计算机编程； 2.观察双线性变换法、脉冲响应不变法及窗函数法设计的滤波器的 频域特性，了解各种方法的特点； 3.用MATLAB画出三种方法设计数字滤波器的幅频特性曲线，记录 带宽和衰减量，检查结果是否满足要求。 1.3设计内容 设计题目：FIR数字滤波器的设计 （1）设计一线性相位FIR数字低通滤波器，截止频率 ，过渡带宽度 ,阻带衰减。 （2）设计一线性相位FIR数字低通滤波器，截止频率 ，过渡带宽度 ，阻带衰减。 用MATLAB来仿真设计所需要的FIR数字低通滤波器，根据所给出的FIR数字低通滤波器技术指标，并选择适当的窗函数，以及利用合适的MATLAB工具函数，做出频谱特性曲线，然后进行分析其优缺点。 第2章 FIR数字低通波器的原理 2.1数字低通滤波器的设计原理 滤波器（filter）是一种对信号有处理作用的器件或电路。所谓数字滤波器，是指输入、输出均为数字信号，通过数值运算处理改变输入信号所含频率成分的相对比例，或者滤除某些频率成分的数字器件或程序。现代滤波器的设计，多是采用滤波器变换的方法加以实现,主要是通过对低通原型滤波器进行频率变换,来