《数字信号处理》课程设计FIR窗函数滤波器的设计.doc

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1、课程设计名称：信号分析与处理课程设计课程设计题目：用窗函数法设计FIR数字滤波器初始条件：1. Matlab6.5以上版本软件；2. 课程设计辅导资料：“Matlab语言基础及使用入门”、“信号与系统”、“数字信号处理原理与实现”、“Matlab及在电子信息课程中的应用”等；3. 先修课程：信号与系统、数字信号处理、Matlab应用实践及信号处理类课程等。要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1. 课程设计时间：1周；2. 课程设计内容：用窗函数法设计FIR数字滤波器，具体包括：用窗函数法设计FIR数字滤波器基本方法，各种窗函数的应用、比较、选择，线性

2、相位FIR滤波器的设计等；3. 本课程设计统一技术要求：研读辅导资料对应章节，对选定的设计题目进行理论分析，针对具体设计部分的原理分析、建模、必要的推导和可行性分析，画出程序设计框图，编写程序代码（含注释），上机调试运行程序，记录实验结果（含计算结果和图表），并对实验结果进行分析和总结，按要求进行实验演示和答辩等；4. 课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包括： 目录； 与设计题目相关的理论分析、归纳和总结； 与设计内容相关的原理分析、建模、推导、可行性分析； 程序设计框图、程序代码（含注释）、程序运行结果和图表、实验结果分析和总结； 课程设计的心得体会（至少

3、500字）； 参考文献（不少于5篇）； 其它必要内容等。时间安排： 1周（第18周） 周一 在图书馆和上网查资料周二 确定大概的设计方案周三 看懂别人写过的精彩例子 周四 自己用matlab编写课程设计 周五 调试程序和向别人请教周六 课程设计答辩附具体设计内容：1. 用矩形窗设计一个FIR线性相位数字低通滤波器，已知。求出并画出幅频响应特性曲线。2. 用三角形窗设计一个FIR线性相位数字低通滤波器，已知；要求画出滤波器的曲线。3. 用布莱克曼窗设计一个FIR线性相位相移的数字带通滤波器设。试求出的表达式，并画出曲线。基于FIR窗函数滤波器的设计(1)矩形窗FIR滤波器设计clear all;

4、N=21;Wc=pi/2;%理想低通滤波器设计(怎样设计理想高通、带通、带阻滤波器？)alpha=(N-1)/2;n=0:(N-1); m=n-alpha+eps;hd=Wc/pi*sin(Wc*m)./(pi*m);% hd=(sin(pi*m)-sin(Wc*m)./(pi*m);B=boxcar(N);%矩形窗string=Boxcar ,N=21,num2str(N); h=hd.*(B); %加窗截取%以上过程可直接调用FIR1实现%wc=Wc/pi;%频率归一化%h=fir1(N-1,wc,boxcar(N);H,m=freqz(h,1,1024,whole); %频率响应 mag

5、=abs(H);db=20*log10(mag+eps)/max(mag);pha=angle(H);figure(1);stem(B);axis(-2 25 0 1);grid;xlabel(n);title(三角窗函数);figure(2);n=0:N-1;stem(n,h,.)axis(0 N-1 -0.1 0.3)hold onn=0:N-1;x=zeros(N);plot(n,x,-)hold offxlabel(n)ylabel(h(n)title(实际低通滤波器的h(n)text(0.3*N,0.27,string)figure(3);plot(m/pi,db)axis(0 1

6、-100 5)xlabel(w/pi)ylabel(dB)title(幅频衰减特性)grid onfigure(4);plot(m,pha)hold onn=0:7;x=zeros(8);plot(n,x,-)hold offaxis(0 3.15 -4 4)xlabel(频率(rad)ylabel(相位(rad)title(相频特性)figure(5);plot(m,mag)axis(0 3.15 0 0.6)xlabel(频率W(rad)ylabel(幅值)title(幅频特性)text(0.9,1.2,string)(2)三角窗函数FIR滤波器设计clear all;N=51;Wc=pi

7、/2;%理想低通滤波器设计(怎样设计理想高通、带通、带阻滤波器？)alpha=(N-1)/2;n=0:(N-1); m=n-alpha+eps;hd=Wc/pi*sin(Wc*m)./(pi*m);% hd=(sin(pi*m)-sin(Wc*m)./(pi*m);B=bartlett(N);%矩形窗string=Boxcar ,N=,num2str(N); h=hd.*(B); %加窗截取%以上过程可直接调用FIR1实现%wc=Wc/pi;%频率归一化%h=fir1(N-1,wc,boxcar(N);H,m=freqz(h,1,1024,whole); %频率响应 mag=abs(H);db

8、=20*log10(mag+eps)/max(mag);pha=angle(H);figure(1);stem(B);axis(0 52 0 1);grid;xlabel(n);title(三角窗函数);figure(2);n=0:N-1;stem(n,h,.)axis(0 N-1 -0.1 0.3)hold onn=0:N-1;x=zeros(N);plot(n,x,-)hold offxlabel(n)ylabel(h(n)title(实际低通滤波器的h(n)text(0.3*N,0.27,string)figure(3);plot(m/pi,db)axis(0 1 -50 1)xlabe

9、l(w/pi)ylabel(dB)title(幅频衰减特性)grid onfigure(4);plot(m,pha)hold onn=0:7;x=zeros(8);plot(n,x,-)hold offaxis(0 3.15 -4 4)xlabel(频率(rad)ylabel(相位(rad)title(相频特性)figure(5);plot(m,mag)axis(0 3.15 0 0.6)xlabel(频率W(rad)ylabel(幅值)title(幅频特性)text(0.9,1.2,string)(3)布拉克曼窗函数FIR滤波器设计wls = 0.2*pi; wlp = 0.35*pi; w

10、hp = 0.65*pi; wc = wlp/pi,whp/pi; B = wlp-wls; N = 51; n=0:N-1; window=blackman(N); h1,w=freqz(window,1); figure(1); stem(window); xlabel(n); title(blackman窗函数); figure(2); plot(w/pi,20*log(abs(h1)/abs(h1(1); grid; xlabel(w/pi); ylabel(幅度(dB); title(blackman窗函数的频谱); hn = fir1(N-1,wc,blackman(N); h2,w=freqz(hn,1,512); figure(3); stem(n,hn); xlabel(n); ylabel(h(n); title(blackman窗函数的单位脉冲响应);figure(4); plot(w/pi,20*log(abs(h2)/abs(h2(1); grid; xlabel(w/pi); ylabel(幅度(dB); title(blackman带通滤波器的幅度特性);4.仿真波形(1)矩形窗FIR滤波器设计 (3)布拉克曼窗函数FIR滤波器设计波形图(2)三角窗函数FIR滤波器设计波形图