滤波器的设计与实现

课程设计说明书（论文）

《数字信号处理》课程设计报告

设计课题 滤波器设计与实现

专业班级 姓 名 学 号

报告日期 2012年11月

第 1 页 共 15页

课程设计说明书（论文）

《数字信号处理》

课程设计任务书

题 目 学生姓名 利用窗函数设计FIR带阻滤波器 学号 专业班级 一、设计内容： 产生包含三个正弦成分（120hz,80hz,20hz）的信号，设计基于窗函数的FIR滤波器去除80hz成分，保留120hz,20hz信号。通带允许的最大衰减为0.25dB，阻带应达到的最小衰减为30dB。 滤波器的采样频率为500Hz。 二、设计要求 1 设计报告一律按照规定的格式，使用A4纸，格式、封面

FIR滤波器设计与实现

一、实验目的

（1） 通过实验巩固FIR滤波器的认识和理解。

（2） 熟练掌握FIR低通滤波器的窗函数设计方法。 （3） 理解FIR的具体应用。

二、实验内容

在通信、信息处理以及信号检测等应用领域广泛使用滤波器进行去噪和信号的增强。FIR滤波器由于可实现线性相位特性以及固有的稳定特征而等到广泛应用，其典型的设计方法是窗函数设计法。设计流程如下：

（1）设定指标：截止频率fc，过渡带宽度△f，阻带衰减A。 （2）求理想低通滤波器（LPF）的时域响应hd（n）。 （3）选择窗函数w（n），确定窗长N。

（4）将hd（n）右移（N-1）/2点并加窗获取线性相位FIR滤波器的单位脉冲响应h（n）。 （5）求FIR的频域响应H（e

jw），分析是否满足指标。如不满足，转（3）重新

选择，否则继续。

（6）求FIR的系统函数H（z）。

（7）依据差分方程由软件实现FIR滤波器或依据系统函数由硬件实现。

实验要求采用哈明窗设计一个FIR低通滤波器并由软件实现。哈明窗函数如下：

w（n）=0.54-0.46cos（

2?nN?1），0≤n≤N-1；

设采样频率为fs=10kHz。实验中，窗长度N和截止频率fc应该都能调节。具体实验内容

学科分类号： 08

本科生毕业设计

题目（中文）： 自适应滤波器的设计与实现 （英文）：Design

and Implemeutation of The

Auto-adapted Filter 学生姓名： 学号 系 部： 专业年级： 指导教师： 职 称：

目 录

摘 要 ................................................................................................................................ I 关键词 ............................................................................................................................

FIR

滤波器设计与DSP实现

一、 实验目的

1. 掌握数字滤波器的设计过程； 2. 了解FIR 的原理和特性；

3. 熟悉设计FIR 数字滤波器的原理和方法。

二、实验内容

1. 通过MATLAB 设计确定FIR 滤波器系数； 2. DSP 初始化； 3. A/D 采样 ；

4. FIR 运算，观察滤波前后的波型变化。

三、实验背景知识

1. 有限冲击响应数字滤波器（FIR）的基础理论

FIR 数字滤波器是一种非递归系统，其冲激响应h(n)是有限长序列，其差分方程表达式

为：，其中N 为FIR 滤波器的阶数。

在数字信号处理应用中往往需要设计线性相位的滤波器，FIR 滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，很容易做到严格的线性相位特性。为了使滤波器满足线性相位条件，要求其单位脉冲响应h(n)为实序列，且满足偶对称或奇对称条件，即h(n)=h(N-1-n)或

h(n)=-h(N-1-n)。这样，当N 为偶数时，偶对称线性相位FIR 滤波器的差分方程表达式为

由上可见，FIR 滤波器不断地对输入样本x(n)延时后，再做乘法累加算法，将滤波器结 果y(n)输出。因此，FIR 实际上是一种乘法累加运算。而对

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

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

FIR滤波器的研究与

设计 新乡学院毕业论文资

料库

1 引言

随着信息技术的迅猛发展，数字信号处理已成为一个极其重要的学科和技术领域。在通信、语音、图像、自动控制和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。数字滤波是数字信号处理的重要环节，它在数字信号处理中占有着重要的地位,它具有可靠性好、精度高、灵活性大、体积小、重量

1

轻等优点。随着数字技术的发展，数字滤波器越来越受到人们的重视，广泛地应用于各个领域。数字滤波器的输入输出信号都是数字信号，它是通过一定的运算过程改变输入信号所含频率成分的相对比例或者滤除某些频率成分来实现滤波的，这种运算过程是由乘法器、加法器和单位延迟器组成的。数字滤波器是数字信号处理技术的重要内容，其对数字信号进行的最常见处理是保留数字信号中的有用频率成分和去除信号中的无用频率成分。按照时间域的特性，数字滤波器可以分为无限冲激脉冲响应数字滤波器（IIR滤波器）和有限冲激脉冲响应数字滤波器（FIR滤波器）[1]。

从性能上来说，IIR滤波器传输函数的极点可位于单位圆内的任何地方，因此可用较低的阶数获得高的选择性，所用的存贮单元少，所以经济而效率高。但是这个高效率是以相位的非线性为代价的。选择性越好，则相位非线性越严重。相反

FIR滤波器的研究与

设计 新乡学院毕业论文资

料库

1 引言

随着信息技术的迅猛发展，数字信号处理已成为一个极其重要的学科和技术领域。在通信、语音、图像、自动控制和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。数字滤波是数字信号处理的重要环节，它在数字信号处理中占有着重要的地位,它具有可靠性好、精度高、灵活性大、体积小、重量

1

轻等优点。随着数字技术的发展，数字滤波器越来越受到人们的重视，广泛地应用于各个领域。数字滤波器的输入输出信号都是数字信号，它是通过一定的运算过程改变输入信号所含频率成分的相对比例或者滤除某些频率成分来实现滤波的，这种运算过程是由乘法器、加法器和单位延迟器组成的。数字滤波器是数字信号处理技术的重要内容，其对数字信号进行的最常见处理是保留数字信号中的有用频率成分和去除信号中的无用频率成分。按照时间域的特性，数字滤波器可以分为无限冲激脉冲响应数字滤波器（IIR滤波器）和有限冲激脉冲响应数字滤波器（FIR滤波器）[1]。

从性能上来说，IIR滤波器传输函数的极点可位于单位圆内的任何地方，因此可用较低的阶数获得高的选择性，所用的存贮单元少，所以经济而效率高。但是这个高效率是以相位的非线性为代价的。选择性越好，则相位非线性越严重。相反

毕业设计报告（论文）

报告（论文）题目： LATTICE结构数字滤波器 的设计与FPGA实现 作者所在系部：

作者所在专业： 作者所在班级： 作 者 姓 名 ： 作 者 学 号 ： 指导教师姓名： 完 成 时 间 ：

北华航天工业学院教务处制

北华航天工业学院

毕业设计（论文）任务书（理工类） 学生姓名： 专业： 班级：学号： 指导教师： 职称： 完成时间： 毕业设计（论文）题目： LATTICE结构数字滤波器的设计与FPGA实现 教师科研纵向课题（） 课题 横向课题（ ） 题目来源 理论研究（ ） 应用研究（ ） 题目类型 注：请直接在所属项目括号内打“√” 教师自拟课题（√） 学生自拟课题（） 应用设计（√） 其他（ ） 总体设计要求及技术要点： 本课题主要基于对C

实验十一 信号滤波

1、对周期方波信号进行滤波

% 用 IIR 滤波器实现 clc clear

Fs=1000; %随实际信号频率适当选择 t=0:1/Fs:1;

x=square(2*pi*10*t);%产生幅度为[-1,1]的方波 % x=sawtooth(2*pi*10*t,0.5); %产生幅度为[-1,1]的三角波 plot(t,x)

title('矩形波')

axis([0,0.4,-1.5,1.5]) %限定输出图形的坐标范围大小

%求方波的频谱

T=0.1; %取一个周期数据进行采样 t1=0:1/Fs:(T-1/Fs);

xn=square(2*pi*10*t1); %取样 N=Fs*T;

Xk=fft(xn,N); %算N点FFT频谱 Xk=fftshift(abs(Xk)); Xkl=Xk/N; figure

stem(Fs/N*[0:1:N-1],Xkl) title('方波信号的频谱')

[n,Wn]=buttord(10/500,80/500,3,40);

% 确定butterworth滤波器的阶次， % 前两个参数如何设定？

[b,a]=butter(n