用窗函数法设计FIR数字滤波器

实验五 用窗函数法设计FIR数字滤波器

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. 熟悉线性相位FIR数字滤波器特性。 3. 了解各种窗函数对滤波特性的影响。

二、实验原理

线性相位特点在实际应用中非常重要，如在数据通信、图像处理、语音信号处理等领域，往往要求系统具有线性相位特性，因而常采用容易设计成线性相位的有限冲激响应FIR数字滤波器来实现。 1. 常用窗函数： 1) 矩形窗

?10?k?Mw[k]?? （5.21）

0其他?2) Hann（汉纳）窗

?0.5-0.5cos(2?k/M)w[k]???03) Hamming（汉明）窗

0?k?M其他 （5.22）

?0.54-0.46cos(2?k/M)w[k]???04) Blackman（布莱克曼）窗

0?k?M其他 （5.23）

?0.42-0.5cos(2?k/M)?0.08cos(4?k/M)0?k?Mw[k]?? （5.24）

0其他?5) Kaiser（凯泽）窗

I0

实验五 用窗函数法设计FIR数字滤波器

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. 熟悉线性相位FIR数字滤波器特性。 3. 了解各种窗函数对滤波特性的影响。

二、实验原理

线性相位特点在实际应用中非常重要，如在数据通信、图像处理、语音信号处理等领域，往往要求系统具有线性相位特性，因而常采用容易设计成线性相位的有限冲激响应FIR数字滤波器来实现。 1. 常用窗函数： 1) 矩形窗

?10?k?Mw[k]?? （5.21）

0其他?2) Hann（汉纳）窗

?0.5-0.5cos(2?k/M)w[k]???03) Hamming（汉明）窗

0?k?M其他 （5.22）

?0.54-0.46cos(2?k/M)w[k]???04) Blackman（布莱克曼）窗

0?k?M其他 （5.23）

?0.42-0.5cos(2?k/M)?0.08cos(4?k/M)0?k?Mw[k]?? （5.24）

0其他?5) Kaiser（凯泽）窗

I0

实验四：用窗函数法设计FIR数字滤波器

4学时 设计性

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.熟悉线性相位FIR数字滤波器特征。 3.了解各种窗函数对滤波特性的影响。 二、实验仪器

微型计算机 matlab软件 三、实验原理和方法

如果所希望的滤波器的理想频率响应函数为 Hd(e hd(n)=

12?j?)，则其对应的单位脉冲响应为

????Hd(ej?)ej?d? （2-1）

窗函数设计法的基本原理是用有限长单位脉冲响应序列h(n)逼近hd(n)。由于hd(n)往往是无限长序列，且是非因果的，所以用窗函数?(n)将hd(n)截断，并进行加权处理，得到：

h(n)＝hd(n)?(n) (2-2) 其频率响应函数Hd(eh(n)就作为实际设计的FIR数字滤波器的单位脉冲响应序列，

N?1j?)为：

Hd(ej?)＝?h(n)e?j?

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

??

重庆三峡学院毕业设计（论文）

题 目 基于窗函数法FIR数字滤波器的设计

专 业 电子信息工程 年 级 2 0 0 6 级 学生姓名 郝 海 学生学号 200615190154

指导教师 徐正坤 职称 助教

完成毕业设计（论文）时间2009年12月

基于窗函数法FIR数字滤波器的设计

郝海

重庆三峡学院应用技术学院电子信息工程（仪器仪表）专业06级 重庆万州 404100

摘要 简述了数字滤波器中的有限长单位冲激响应(FIR)滤波器的原理,对FIR滤波器的窗函数设

计方法进行了研究。窗函数法在FIR 数字滤波器的设计中有着广泛的应用。介绍了一种基于等波纹切比雪夫逼近准则的FIR 数字滤波器的设计方法,通过MATLAB 的仿真实现。传统的数字滤波器设计方法繁琐且结果不直观,本文利用MATLAB具有强大的科学计算和图形显示这一优点,与窗函数法设计理论相结合共同设计FIR数字滤波器,不但使设计结果更加直观,而且提高了滤波器的设计精度,从而更好地达到预期效果。

关键字 FIR数字滤波器 窗函数 等波纹切比雪夫逼近 MATLAB仿真

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

利用matlab实现了窗函数法的FIR带通滤波器的设计,提供了可以运行的源程序及结果。

数字信号处理

课程设计报告

设计名称：基于matlab的FIR数字滤波器设计

彪

利用matlab实现了窗函数法的FIR带通滤波器的设计,提供了可以运行的源程序及结果。

一、课程设计的目的

1、通过课程设计把自己在大学中所学的知识应用到实践当中。

2、深入了解利用Matlab设计FIR数字滤波器的基本方法。

3、在课程设计的过程中掌握程序编译及软件设计的基本方法。

4、提高自己对于新知识的学习能力及进行实际操作的能力。

5、锻炼自己通过网络及各种资料解决实际问题的能力。

二、主要设计内容

利用窗函数法设计FIR滤波器，绘制出滤波器的特性图。利用所设计的滤波器对多个频带叠加的正弦信号进行处理，对比滤波前后的信号时域和频域图，验证滤波器的效果。

三、设计原理

FIR 滤波器具有严格的相位特性，对于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，在技术指标要求高的时候是比较灵活方便的。

如果 FIR 滤波器的

（1）熟悉用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理与方法； 课程设计目的（2）了解用等波纹最佳逼近法设计FIR数字滤波器的原理与方法； （3）掌握调用MATLAB信号处理工具箱中滤波器设计函数（或滤波器设计分析工具fdatool）设计各种FIR数字滤波器，学会根据滤波需求确定滤波器指标参数。 （4）通过观察滤波器输入输出信号的时域波形及其频谱，加深对数字滤波器的概念理解。 （1）简述线性相位FIR滤波器的特点及条件； 课程设计要求（2）简述窗函数法FIR滤波器的设计步骤和等波纹最佳逼近法的设计思想； （3）解释吉布斯效应，比较各种典型窗函数的性能特点； （4）完成以上设计实验，并对结果进行分析和解释； （5）打印程序清单和要求画出的信号波形； （6）写出本次课程设计的收获和体会。 （1）采样间隔 采样间隔过大或过小都会产生较大的误差和频谱混叠现象，因此采样频率通常选为（3～4）fh(fh为信号的最高频率)。 （2）截断、泄露和窗函数 为了减小截断的影响，常采用其他的时窗函数来对所截取的时域信号进行加权处理。所选的窗函数应力求其频谱的主瓣宽度窄些，旁瓣幅度小些。 课程设计注意事项 课程设计内容 用汉宁

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·····························

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????????????????????