模拟滤波器的设计实验报告

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

大连理工大学实验报告

学院（系）： 专业： 班级：

姓 名： 学号： 组： ___

实验时间： 实验室： 实验台： 指导教师签字： 成绩：

实验三 滤波器设计

一、实验结果与分析

IIR部分：

1.用buttord和butter函数，直接设计一个巴特沃兹高通滤波器，要求通带截止频率为0.6?，通带内衰减不大于1dB，阻带起始频率为0.4?，阻带内衰减不小于15dB，观察其频谱响应的特点： clc,clear

wp=0.6*pi/pi; ws=0.4*pi/pi; ap=1,as=15;

[N,wn]=buttord(wp,ws,ap,as); [bz,az]= butter(N,wn,'high'); [H,W]=freqz(bz,az);

plot(W,20*log10(abs(H))); grid on;

xlabel('频率

大连理工大学实验报告

学院（系）： 专业： 班级：

姓 名： 学号： 组： ___

实验时间： 实验室： 实验台： 指导教师签字： 成绩：

实验三 滤波器设计

一、实验结果与分析

IIR部分：

1.用buttord和butter函数，直接设计一个巴特沃兹高通滤波器，要求通带截止频率为0.6?，通带内衰减不大于1dB，阻带起始频率为0.4?，阻带内衰减不小于15dB，观察其频谱响应的特点： clc,clear

wp=0.6*pi/pi; ws=0.4*pi/pi; ap=1,as=15;

[N,wn]=buttord(wp,ws,ap,as); [bz,az]= butter(N,wn,'high'); [H,W]=freqz(bz,az);

plot(W,20*log10(abs(H))); grid on;

xlabel('频率

[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(

《数字信号处理》实验报告

学院 信息工程学院 专业 电子信息工程 班级 电子1012

姓名 周宇 学号 2010820075 时间 2012.11.28

实验三 IIR数字滤波器的设计

一、实验目的

1、掌握双线性变换BLT法和脉冲响应不变IMP法设计IIR－ DF的具体设计原理及方法，熟悉用双线性变换和脉冲响应不变法设计低通LP，高通HP，带通BP的IIR－DF的计算机编程。 2、观察双线性变换法BLT和脉冲响应不变法IMP设计的滤波器的频域特性，了解双线性变换法BLT和脉冲响应不变法的特点。

3、熟悉巴特沃思BW，切比雪夫CB-I或II和椭圆Elliptic滤波器的频域特性。

二、实验内容

1、CB－HPDF的设计。 参数：fc=0.3kHz， δ ＝0.8dB，fr＝0.2kHz，At＝20dB，T＝1ms，设计CBI型HPDF，观察其通带衰耗和阻带衰减是否满足要求。（fs＝1kHz，对应2pi，fo＝fs/2）

0Magnitude (dB)-100-200-300050100150200250300Frequency (Hz)350400450

一．滤波器的基本原理

滤波器的基础是谐振电路，它是一个二端口网络，对通带内频率信号呈现匹配传输，对阻带频率信号失配而进行发射衰减，从而实现信号频谱过滤功能。典型的频率响应包括低通、高通、带通和带阻特性。镜像参量法和插入损耗法是设计集总元件滤波器常用的方法。对于微波应用，这种设计通常必须变更到由传输线段组成的分布元件。Richard变换和Kuroda恒等关系提供了这个手段。

在滤波器中，通常采用工作衰减来描述滤波器的衰减特性，即????=10lg

??????????

???? ；在该式

中，Pin和PL分别为输出端匹配负载时的滤波器输入功率和负载吸收功率。为了描述衰减特性与频率的相关性，通常使用数学多项式逼近方法来描述滤波器特性，如巴特沃兹、切比雪夫、椭圆函数型、高斯多项式等。滤波器设计通常需要由衰减特性综合出滤波器低通原型，再将原型低通滤波器转换到要求设计的低通、高通、带通、带阻滤波器，最后用集总参数或分布参数元件实现所设计的滤波器。

滤波器低通原型为电感电容网络。其中，元件数和元件参数只与通带结束频率、衰减和阻带起始频率、衰减有关。设计中都采用表格而不用繁杂的计算公式。表1-1列出了巴特沃兹滤波器低通原型元件值。 n 1 2 3 4 5 6 7

实验六、用窗函数法设计FIR 数字滤波器

一、实验目的：

（1）熟悉基本的窗函数，及其特点。

（2）掌握用窗函数法设计FIR 数字滤波器的原理和方法。 （3）熟悉线性相位FIR 数字滤波器特性。 二.实验原理

（一）FIR滤波器的设计

FIR滤波器具有严格的相位特性，这对于语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。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。它是从时域出发，用一个窗函数截取一个理想的hd(n)得到h(n)，以有限长序列h(n)近似理想的hd(n)：如果从频域出发，用理想的hd(ejw)在单位圆上等角度取样得到H（k），根据h(k)得到H(z)将逼近理想的Hd(z)这就是频率取样法。

（二）窗函数设计法

同其它的的数字滤波器设计的方法一样，用窗函数设计滤波器也是首先要对滤波器提出性能指标。一般是给定一个理想的频率响应hd(ejw)，使所设计的FIR滤波器的频率响应

h(ejw)去逼近所要求的理想的滤波器的响应hd(ejw)窗函数设计的任务在于寻找一个可实

现（有限长单位脉冲响应）的传递函数。

H(

数字信号处理

实验六 用窗函数法设计FIR滤波器

一、实验目的

1. 掌握窗函数法设计FIR滤波器的原理和方法，观察用几种常用窗函数设计的FIR数字滤波器技术指标；

2. 掌握FIR滤波器的线性相位特性；

3. 了解各种窗函数对滤波特性的影响。

二、实验原理与方法

如果所希望的滤波器的理想频率响应函数为Hd(ejω)，则其对应的单位脉冲响1应为hd(n) 2 H(e j )ej nd ，用窗函数wN(n)将hd(n)截断，并进行加权处理，

得到实际滤波器的单位脉冲响应h(n)=hd(n)wN(n)，其频率响应函数为H(e) h(n)e j n。如果要求线性相位特性，则h(n)还必须满足j

n 0N 1

h(n) h(N 1 n)。可根据具体情况选择h(n)的长度及对称性。

三、实验步骤

1. 写出理想低通滤波器的传输函数和单位脉冲响应。

2. 写出用四种窗函数设计的滤波器的单位脉冲响应。

3. 用窗函数法设计一个线性相位FIR低通滤波器，用理想低通滤波器作为逼近滤波器，截止频率ωc=π/4 rad，选择窗函数的长度N＝17，32两种情况。要求在两种窗口长度下，分别求出h(n)，打印出相应的幅频特性和相频特性曲线，观察3dB带宽和阻带衰减；

4. 用其它窗函数(

摘 要

几乎在所有的工程技术领域中都会涉及到信号处理问题 ，滤波器作为信号处理的重要组成部分，已发展的相当成熟。本论文首先介绍了滤波器的滤波原理以及模拟滤波器、数字滤波器的设计方法。重点介绍了模拟滤波器的设计和仿真。系统研究了模拟滤波器（包括巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器）的设计原理和方法，并在此基础上论述了模拟滤波器（包括低通、高通、带通、带阻）的设计。在此基础上，用MATLAB虚拟实现模拟滤波器。此设计扩展性好，便于调节滤波器的性能，可以根据不同的要求在MATLAB上加以实现。通过MATLAB的仿真与实现，可以看出传统的模拟滤波器设计方法繁琐且不直观，而MATLAB具有较严谨的科学计算和图形显示这一优点，使设计结果显示的更加直观，而且对滤波器的精度也有了很大的提高，能更好的达到预期效果。同时，又对模拟滤波器低通至高通、带通、带阻的转换进行了理论上的阐述。

关键字： 滤波/模拟滤波器/MATLAB

MATLAB BASED DESIGN OF ANALOG FILTERS

ABSTRACT

In almost all areas of engineering and technology will be related to signal pro

实验四上：FIR低通滤波器设计

本实验主要在实验1_2的基础上给双音多频信号添加滤波器，实现高低频率的分离，是双音多频信号解码的一个关键部分。在实验中需要在MatLab的Simulink&DSPBuilder中利用Altera公司的FIR IP核 来实现滤波。

首先需要有一个双音多频信号的产生模块，输出高低混叠的正弦波信号。在实验一中已经搭建好该模块，考虑到滤波器模块，为了尽量节省系统资源，实验一中的参数已经做了相应修改，请大家在FTP中下载dtmf1.mdl文件，可以重新命名，注意模块的参数，这里产生了真实的双音多频信号的频率697+1477。 下面在该文件中开始你的滤波器设计。

Dtmf1.mdl

滤波器设计：包括滤波器参数的配置，以及其他相关参数设置。

滤波器参数配置，我们采用MatLab中的数字信号工具fdatool,在下图位置：

调出

本实验先设计一个低通滤波器来滤出697HZ的正弦波 Response Type设置Lowpass Design Method :FIR Equiriepple

指定滤波器阶数为40阶，可以尝试不同的阶数，这里选择40，阶数过大会浪费系统资源

采样频率FS设置成信号产生模块的采样频率近似值，这里定为22k