华北电力大学科技学院数字信号处理课程设计.docVIP

科 技 学 院 课程设计(综合实验)报告 ( 2015-- 2016年度第一学期) 名 称：数字信号处理课程设计 题 目：MATLAB编程 院 系：信息工程系 班 级： 13K2 学 号：31 学生姓名： 指导教师：孙老师 设计周数： 2 成 绩： 日期：2015年 12月 18日 一、课程设计(综合实验)的目的与要求 一、 目的与要求 掌握《数字信号处理基础》课程的基本理论； 掌握应用MATLAB进行数字信号处理的程序设计方法。 二、 主要内容 设计题目及设计要求： 已知低通数字滤波器的性能指标如下： ，，， 要求： 选择合适的窗函数，设计满足上述指标的数字线性相位FIR低通滤波器。用一个图形窗口，包括四个子图，分析显示滤波器的单位冲激响应、相频响应、幅频响应和以dB为纵坐标的幅频响应曲线。 用双线性变换法，设计满足上述指标的数字Chebyshev I型低通滤波器。用一个图形窗口，包括三个子图，分析显示滤波器的幅频响应、以dB为纵坐标的幅频响应和相频响应。 已知模拟信号 其中，，，，取采样频率。 要求： （1）以对进行取样，得到。用一个图形窗口，包括两个子图，分别显示以及()的波形； （2）用FFT对进行谱分析，要求频率分辨率不超过5Hz。求出一个记录长度中的最少点数，并用一个图形窗口，包括两个子图，分别显示以及的幅值； （3）用要求1中设计的线性相位低通数字滤波器对进行滤波，求出滤波器的输出，并用FFT对进行谱分析，要求频率分辨率不超过5Hz。求出一个记录长度中的最少点数，并用一个图形窗口，包括四个子图，分别显示（）、、（）和的幅值； （4）用要求2中设计的Chebyshev低通数字滤波器对进行滤波，求出滤波器的输出，并用FFT对进行谱分析，要求频率分辨率不超过5Hz。求出一个记录长度中的最少点数，并用一个图形窗口，包括四个子图，分别显示（）、、（）和的幅值。 备注： (1) 要求编写一个主程序，完成上述问题。 (2) 要求各结果图均标出图题以及横纵轴的名称。 (3) 要求给主要语句加上标注。 二、设计（实验）正文 1：设计思路: 1）窗函数设计数字线性相位FIR低通滤波器 1、根据设计给出的技术指标，计算允许的过渡带宽度及阻带衰减，初步选择窗函数和N值(可选用hamming窗，Blackman窗和Kaiser窗,这里选用Hamming窗)。 2、若选用理想低通逼近，则计算积分，求出理想低通的冲激响应hd(n);理想低通的截止频率选择为wc=(ws+wp)/2,hd(n)=sin[wc(n-a)]/pi*n-a); 3、将hd(n)与窗函数相乘的FIR数字滤波器的冲激响应h(n)：h(n)=hd(n)w(n) 4、计算FIR数字滤波器的频率响应，并验证是否达到所要求的指标。 2）双线性变换法设计的数字Chebyshev I型低通滤波器 1、根据设计给出的数字滤波器的技术指标，计算模拟原型低通的指标 2、模拟切比雪夫1型滤波器的计算， 利用function[b,a]=afd_cheb1(wp,ws,Rp,As) 进行切比雪夫1型模拟滤波器的设计； 利用function[b,a]=cheb1ap_o(N,Rp,omega) 进行非归一化的切比雪夫1型模拟原型低通滤波器的设计 3、双线性变换法将Ha(s)转换为H(z) 4、直接型转换为级联型，计算数字滤波器的频率响应，并验证是否达到所要求的指标。 3）模拟信号的波形产生和采样及FFT频谱分析和FIR滤波及IIR滤波 N：一个记录长度中的取样数 F：频率分辨率 fs：采样周期 最小记录长度的选择：由 tp=NT=1/F可知，给定抽样频率和频率分辨率后，就可以得出最小记录长度 N=fs/F fft(x)：计算N点的DFT,N是序列的长度 fft(x，L)：计算L点的DFT,若NL，则将原序列截短为L点的序列，再计算其L点的DFT；若NL，则将原序列补零为L点的序列，再计算其L点的DFT； ifft(x)：计算N点的IDFT,N是频域序列的长度 ifft(x，L)：计算L点的IDFT,若NL，则将原序列截短为L点的序列，再计算其L点的IDFT；若NL，则将原序列补零为L点的序列，再计算其L点的IDFT； 为了提高fft和ifft的计算效率，应尽量使序列长度N为2的幂次方，或将序列补零使其长度为2的幂次方。 filter(b,a,x)：可采用此函数给出滤波器的输出 b=H(z