FIR数字滤波器设计1.doc

读万卷书 行万里路 重庆科技学院 实　验　报　告 　　　 　课程名称： 数字信号处理 开课学期：_09-10上_ __ 　　　　院（系）:__电子信息工程学院___开课实验室：__I506_　__ 学生姓名:_ 程家林_____　__专业班级:___测控普07_　 学 号:_____2007440762 _ ___ 重庆科技学院学生实验报告 课程名称 数字信号处理 实验项目名称 FIR数字滤波器设计 开课院系及实验室 电子信息工程学院I506 实验日期 2009.11.19 学生姓名 程家林 学号 2007440762 专业班级 测控普07 指导教师 王雪 实验成绩 教师评语： 教师签字： 批改时间： 一、实验目的和要求 二、实验内容和原理 三、主要仪器设备 四、实验操作方法和步骤 五、实验记录与处理（数据、图表、计算等） 六、实验结果及分析 七、参考文献 一、实验目的 1 ．掌握FIR滤波器的设计基本方法 ； 2 ．掌握用窗函数设计FIR数字滤波器的原理方法，熟悉用MATLAB设计； 3 ．熟悉线性相位FIR 滤波器的幅频特性和相位特性。 二、实验内容和原理 实验原理 FIR 滤波器具有严格的相位特性，返对于诧音信号处理和数据传输是很重要 的。目前FIR滤波器的设计方法主要有三种：窗函数法、频率取样法和切比雪夫 等波纹逼近的最优化设计方法。常用的是窗函数法和切比雪夫等波纹逼近的最优 化设计方法。本实验中的窗函数法比较简单，可应用现成的窗函数公式，在技术 指标要求不高的时候是比较灵活方便的。 如果FIR 滤波器h(n)为实数,而且满足以下任意条件, 滤波器就具有准确的线性相位, 偶对称，h(n)=h(N-1-n) ，φ(ω)=-(N-1)ω/2 奇对称，h(n)=-h(N-1-n), φ(ω)=-(N-1)ω/2 +pi/2 对称中心在 n=(N-1)/2 处, 根据以上对称条件，可以将FIR滤波器分为4 种。 用窗函数设计 FIR 滤波器的基本方法 基本思路：从时域出发设计h(n)逼近理想hd(n)。设理想滤波器的单位脉冲响应为h(n)的时域表达为hd(n),则： Hd(n)一般是无限长的，且是非因果的，不能直接作为FIR 滤波器的单位脉冲响应。要想得到一个因果的有限长的滤波器单位抽样响应 h(n) ，最直接的方法是先将hd(n)往右平移，再进行截断，即截取为有限长因果序列： h(n)=hd(n)w(n) ，并用合适的窗函数迕行加权作为FIR 滤波器的单位脉冲响应。 按照线性相位滤波器的要求，线性相位FIR数字低通滤波器的单位抽样响应h(n)必须是偶对称的。对称中心必须等于滤波器的延时常数，即用矩形窗设计的 FIR 低通滤波器，所设计滤波器的幅度函数在通带和阻带都呈现出振荡现象，且最大波纹大约为幅度的9% ，返个现象称为吉布斯（Gibbs ）效应。为了消除吉布斯效应，一般采用其他类型的窗函数。 2．典型的窗函数矩形窗(Rectangle Window) 三角形窗(Bartlett Window) 汉宁(Hanning)窗，又称升余弦窗 汉明(Hamming)窗，又称改进的升余弦窗 布莱克曼(Blankman)窗，又称二阶升余弦窗 凯泽(Kaiser)窗 3．用窗函数法设计FIR 滤波器 MATLAB 设计 FIR 滤波器有多种方法和对应的函数。窗函数设计法不仅在数字滤波器的设计中占有重要的地位，同时可以用于功率谱的估计，从根本上讲，使用窗函数的目的就是消除由无限序列的截短而引起的Gibbs现象所带来的影响。 ①．fir1函数：设计具有标准频率响应的FIR 滤波器 B=fir1(n,wn)：设计的n 阶低FIR滤波器。b为滤波器的系数，wn 为截止频率； B=fir1(n,wn,’high’)：设计一个n阶高通的FIR 数字滤波器； B=fir1(n,wn,’low’)：设计一个n阶低通的FIR 数字滤波器； B=fir1(n,wn,’bandpass’) ：设计一个n 阶带通的FIR 数字滤波器； B=fir1(n,wn,’stop’) ：设计一个n 阶带阻的FIR 数字滤波器； B=fir1(n,wn,win) ：输入参数win 用来指定所使用的窗函数的类型，默认为 hamming 窗； ②．firl函数：设计具有任意频率响应的FIR滤波器 B=fir2(n,f,a) ：设计一个n 阶的FIR 滤波器，其幅频响应向量由输入参数f和a来指定，其中f 为频率点向量； ③．kaiserord 函数：估计采用凯泽窗设