数字信号处理实验五FIR数字滤波器设计

FIR数字滤波器设计

摘要 数字滤波器的输入输出均为数字信号，信号通过数字滤波器后，可以改变

频率成分的相对比例或滤除某些频率成分。数字滤波器可以分为IIR数字滤波器

和FIR数字滤波器。文中只介绍FIR数字滤波器的设计，可以根据所给定的频率

特性直接设计FIR数字滤波器。FIR数字滤波器在保证幅度特性满足要求的同时，

能够做到严格的线性特性。本文采用了窗函数法、频率采样法以及基于firls函

数和remez函数的最优化方法设计FIR滤波器。在文中对FIR滤波器进行了详细

的理论分析，并且对应于每种方法都给出了设计实例。通过编写MATLAB语言程序，

运行程序，得到幅频和相频特性图。对于窗函数和firls函数设计的滤波器，还

通过建立Simulink系统模块进行仿真，观察滤波器滤波情况。

关键词 窗函数法；频率采样法；最优化方法；仿真

I

Design of FIR Digital Filter

Abstract Firstly, the paper gives a brief description of digital filter and MATLAB

language.The digital filter can be divided i

东南大学 数字信号处理实验报告

实验五FIR数字滤波器的设计

一.实验目的

(1)掌握用窗函数法，频率采样法及优化设计法设计FIR滤波器的原理及方法。

(2)熟悉线性相位FIR滤波器的幅频特性和相频特性。

(3)了解各种不同窗函数对滤波器性能的影响。

二.实验内容

(1)N=45，计算并画出矩形窗、汉明窗、布莱克曼窗的归一化的幅度谱，并比较各自的主要特点。

clearall;

N=45;

wn1=kaiser(N,0);

wn2=hamming(N);

wn3=blackman(N);

[h1,w1]=freqz(wn1,N);

[h2,w2]=freqz(wn2,N);

[h3,w3]=freqz(wn3,N);

plot(w1/pi,20*log10(abs(h1)),'-',w2/pi,20*log10(abs(h2)),'--',w3/pi,20*log10(abs(h3)),':');axis([0,1,-120,10]);grid;

xlabel('归一化频率/\pi');ylabel('幅度/dB');

title('三种窗口函数');

legend('矩形窗','汉明窗','布莱克曼窗

',3);

分析：

东南大学 数字信号处理实验报告

(2)N=15，带通滤波器的两个通

计算机科学与工程学院

《数字信号处理》实验报告[4]

《数字信号处理》实验报告

2

计算机科学与工程学院 含载频成分。 (3)编程序调用 MATLAB 滤波器设计函数 ellipord 和 ellip 分别设计这三个椭圆滤波 器，并绘图显示其幅频响应特性曲线。 (4)调用滤波器实现函数 filter,用三个滤波器分别对信号产生函数 mstg 产生的信 号 st 进行滤波，分离出 st 中的三路不同载波频率的调幅信号 y1(n)、y2(n)和 y3(n), 并绘 图显示 y1(n)、y2(n)和 y3(n)的时域波形，观察分离效果。

三、信号产生函数 mstg 清单function st=mstg %产生信号序列向量 st,并显示 st 的时域波形和频谱 %st=mstg 返回三路调幅信号相加形成的混合信号，长度 N=1600 N=1600 %N 为信号 st 的长度。 Fs=10000;T=1/Fs;Tp=N*T; %采样频率 Fs=10kHz,Tp 为采样时间 t=0:T:(N-1)*T;k=0:N-1;f=k/Tp; fc1=Fs/10; %第 1 路调幅信号的载波频率 fc1=1000Hz, fm1=fc1/10; %第 1 路调幅信号的调制信号

数字信号处理实验报告

姓名：寇新颖 学号：20100304026 专业：电子信息科学与技术

实验五 FIR数字滤波器的设计

一、实验目的

1．熟悉FIR滤波器的设计基本方法

2．掌握用窗函数设计FIR数字滤波器的原理与方法，熟悉相应的计算机高级语言编程。 3．熟悉线性相位FIR滤波器的幅频特性和相位特性。 4．了解各种不同窗函数对滤波器性能的影响。

二、实验原理与方法

FIR滤波器的设计问题在于寻求一系统函数H(z)，使其频率响应H(e要求的理想频率响应Hd(ej?)，其对应的单位脉冲响应hd(n)。

1．用窗函数设计FIR滤波器的基本方法

设计思想：从时域从发，设计h(n)逼近理想hd(n)。设理想滤波器Hd(ej?)的单位脉冲响应为hd(n)。以低通线性相位FIR数字滤波器为例。

j?)逼近滤波器

Hd(e)?hd(n)?12?j?n????h????d(n)e?jn?

?Hd(ej?)ejn?d?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h

数字信号实验报告

实验项目名称：用窗函数法设计FIR数字滤波器 所属课程名称： 数字信号处理 实 验 类 型 ： 综合型 指 导 教 师 ： 实 验 日 期 ： 2013.12.20 班 级 ： 学 号 ： 姓 名 ：

目录

一、实验目的································1

二、实验原理与方法······················1

三、实验内容与步骤·····················1

四、上级内容·······························2 1.程序 2.运行截图 3.注释

五、思考题·····························

实验八 用MATLAB设计FIR数字滤波器（二）

一、实验目的：

1、加深对窗函数法设计FIR数字滤波器的基本原理的理解。

2、学习用MATLAB语言的窗函数法编写设计FIR数字滤波器的程序。 3、了解MATLAB语言有关窗函数法设计FIR数字滤波器的常用函数用法。 二、实验原理：

1、用窗函数法设计FIR数字滤波器 FIR数字滤波器的系统函数为

H(z)=?h(n)z-n

n=0N-1这个公式也可以看成是离散LSI系统的系统函数

Y(z)b(z)H(z)===X(z)a(z)?bm=0Nk=1Mmz-m1+?akz-kb0+b1z-1+b2z-2+?+bmz-m= -1-2-k1+a1z+a2z+?+akz分母a0为1，其余ak全都为0时的一个特例。由于极点全部集中在零点，稳定和线性相位特性是FIR滤波器的突出优点，因此在实际中广泛使用。

FIR滤波器的设计任务是选择有限长度的h(n)，使传输函数H(ejω)满足技术要求。主要设计方法有窗函数法、频率采样法和切比雪夫等波纹逼近法等。本实验主要介绍窗函数法。

用窗函数法设计FIR数字滤波器的基本步骤如下：

（1）根据过渡带和阻带衰减指标选择窗函数的类型，估算滤波器的阶数N。 （2）由数字滤波

[n,wn,bta,ftype]=kaiserord([0.3 0.45 0.65 0.75],[0 1 0],[0.01 0.1087 0.01]);%用kaiserord函数估计出滤波器阶数n和beta参数

h1=fir1(n,wn,ftype,kaiser(n+1,bta),'noscale'); [hh1,w1]=freqz(h1,1,256); figure(1)

subplot(2,1,1)

plot(w1/pi,20*log10(abs(hh1))) grid

xlabel('归一化频率w：曾慧');ylabel('幅度/db'); subplot(2,1,2)

plot(w1/pi,angle(hh1)) grid

xlabel('归一化频率w：曾慧');ylabel('相位/rad');

图一

[n,wn,bta,ftype]=kaiserord([0.3 0.45 0.65 0.75],[0 1 0],[0.01 0.1087 0.01]);%用kaiserord函数估计出滤波器阶数n和beta参数

h1=fir1(n,wn,ftype,kaiser(n+1,bta),'noscale'); [hh1,w1]=freqz(

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： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 设计时间：

教师评语： 成绩 评阅教师 日期

1

目 录

一、设计目的??????????????????????????? 3 二、设计内容??????????????????????????? 3 三、设计原理??????????????????????????? 3 3.1 数字低通滤波器的设计原理????????????????? 3 3.1.1 数字滤波器的定义和分类????????????????? 3 3.1.2 数字滤波器的优点????????????????????

毕业设计（论文）

题 目：

基于MATLAB的FIR数字滤波器设计

学生姓名： 学 号： 所在学院： 专业班级： 届 别： 指导教师：

曹阳 2010013596 信息工程学院 通信工程1004班

2014届 傅思勇

皖西学院本科毕业设计（论文）创作诚信承诺书

1.本人郑重承诺：所提交的毕业设计（论文），题目《基于MATLAB的FIR数字滤波器设计》是本人在指导教师指导下独立完成的，没有弄虚作假，没有抄袭、剽窃别人的内容；

2.毕业设计（论文）所使用的相关资料、数据、观点等均真实可靠，文中所有引用的他人观点、材料、数据、图表均已标注说明来源；

3. 毕业设计（论文）中无抄袭、剽窃或不正当引用他人学术观点、思想和学术成果，伪造、篡改数据的情况；

4.本人已被告知并清楚：学校对毕业设计（论文）中的抄袭、剽窃、弄虚作假等违反学术规范的行为将严肃处理，并可能导致毕业设计（论文）成绩不合格，无法正常毕业、取消学士学位资格或注销并追回已发放的毕业证书、学士学位证书等严重后果；

5.若在省教育厅、学校组织的毕业设计（论文）检查、评比中，被发现有抄袭、剽窃、弄虚作假等违反学术规范的行为，本人愿意接受学校按有关规定给予的处理，并承担相应责

实验五：FIR数字滤波器设计与软件实现

一、实验目的

（1） 掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法。

（2） 掌握用等波纹最佳逼近法设计FIR数字滤波器的原理和方法。 （3） 掌握FIR滤波器的快速卷积实现原理。

（4） 学会调用MATLAB函数设计与实现FIR滤波器。 二、实验内容及步骤

（1） 认真复习第7章中用窗函数法和等波纹最佳逼近法设计FIR数字滤波器的原理；

（2） 调用信号产生函数xtg产生具有加性噪声的信号xt，并自动显示xt及其频谱，如图1所示。

（3） 请设计低通滤波器，从高频噪声中提取xt中的单频调幅信号，要求信号幅频失真小于0.1 dB，将噪声频谱衰减60 dB。观察xt的频谱，确定滤波器指标参数。

（4） 根据滤波器指标选择合适的窗函数，计算窗函数的长度N，调用MATLAB函数fir1设计一个FIR低通滤波器。并编写程序，调用MATLAB快速卷积函数fftfilt实现对xt的滤波。绘图显示滤波器的频响特性曲线、滤波器输出信号的幅频特性图和时域波形图。 （5） 重复（3），滤波器指标不变，但改用等波纹最佳逼近法，调用MATLAB函数 remezord和remez设计FIR数字滤