實驗11用MATLAB設(shè)計FIR數(shù)字濾波器綜述

1、課程名稱：數(shù)字信號處理實驗報告院系:班級:學(xué)號:姓名:信息工程學(xué)院電信二班實驗成績:指導(dǎo)教師:日期:第11頁共9頁實驗11用MATLAB設(shè)計FIR數(shù)字濾波器、實驗?zāi)康?1、 加深對窗函數(shù)法設(shè)計FIR數(shù)字濾波器的基本原理的理解。2、 學(xué)習(xí)用MATLAB語言的窗函數(shù)法編寫設(shè)計FIR數(shù)字濾波器的程序。3、 了解MATLAB語言有關(guān)窗函數(shù)法設(shè)計FIR數(shù)字濾波器的常用函數(shù)用法。二、實驗內(nèi)容及步驟2、選擇合適的窗函數(shù)設(shè)計FIR數(shù)字低通濾波器，要求：Wp=0.2 n,Rp=0.05dB ; Ws=0.3 n,As=40dB。描繪該濾波器的脈沖響應(yīng)、窗函數(shù)及濾波器的幅頻響應(yīng)曲線和相頻響應(yīng)曲線。分析：根據(jù)設(shè)計指

2、標(biāo)要求，并查表 11-1，選擇漢寧窗。程序清單如下：function hd=ideal_lp(wc,N)wp=0.2*pi;ws=0.3*pi;deltaw=ws-wp;tao=(N-1)/2;n=0:(N-1);m=n-tao+eps; hd=sin(wc*m)./(pi*m);function db,mag,pha,grd,w=freqz_m(b,a);H,w=freqz(b,a,1000,whole);H=(H(1:501);w=(w(1:501);mag=abs(H);db=20*log10(mag+eps)/max(mag);pha=a ngle(H);grd=grpdelay(b,

3、a,w);wp=0.2*pi;ws=0.3*pi;deltaw=ws-wp;wc=(ws+wp)/2;N0=ceil(6.6*pi/deltaw);N=N0+mod(N0+1,2)win dows=(ha nnin g(N);hd=ideal_lp(wc,N);b=hd.*w in dows;db,mag,pha,grd,w=freqz_m(b,1);n=0:N-1;dw=2*pi/1000;Rp=-(min(db(1:wp/dw+1) % 檢驗通帶波動As=-round(max(db(ws/dw+1:501) % 檢驗最小阻帶衰減 subplot(2,2,1);stem( n,b);axis

4、(0,N,1.1*min(b),1.1*max(b);title(實際脈沖響應(yīng));xlabel( n);ylabel(h( n);subplot(2,2,2);stem (n,win dows);axis(O,N,O,1.1);title(窗函數(shù)特性);xlabel( n);ylabel(wd( n);subplot(2,2,3);plot(w/pi,db);axis(0,1,-80,10);title(幅度頻率響應(yīng));xlabel(頻率(單位：pi) );ylabel(H(eAjomega); set(gca,XTickMode,ma nual,XTick,0,wp/pi,ws/pi,1);

5、 set(gca,YTickMode,ma nual,YTick,-50,-20,-3,0);grid subplot(2,2,4);plot(w/pi,pha);axis(O,1,-4,4);title(相位頻率響應(yīng));xlabel(頻率(單位：pi) );ylabel(phi(omega);set(gca,XTickMode,ma nual,XTick,0,wp/pi,ws/pi,1);set(gca,YTickMode,ma nual,YTick,-3.1416,0,3.1416,4);gridN =67Rp =0.0706As = 44實際脈沖響應(yīng)-0-20-5000.20.3頻率（單

6、位：-）1|幅度頻率響應(yīng)窗函數(shù)特性n相位頻率響應(yīng)3、用凱塞窗設(shè)計一個 FIR數(shù)字高通濾波器，要求：wp=0.3 n, Rp=0.1dB ; ws=0.2 n,As=50dB。描繪該濾波器的脈沖響應(yīng)、窗函數(shù)及濾波器的幅頻響應(yīng)曲線和相頻響應(yīng)曲線程序清單如下：function hd=ideal_lp(wc,N)tao=(N-1)/2;n=0:(N-1);m=n-tao+eps;hd=sin(wc*m)./(pi*m);function db,mag,pha,grd,w=freqz_m(b,a);H,w=freqz(b,a,1000,whole);H=(H(1:501);w=(w(1:501);mag

7、=abs(H);db=20*log10(mag+eps)/max(mag);pha=a ngle(H);grd=grpdelay(b,a,w);wp=0.3*pi;ws=0.2*pi;deltaw=wp-ws;N0=ceil(6.6*pi/deltaw);N=N0+mod(N0+1,2)wi ndows=(kaiser(N,7.865);wc=(ws+wp)/2;hd=ideal_lp(pi,N)-ideal_lp(wc,N);b=hd.*w in dows;db,mag,pha,grd,w=freqz_m(b,1);n=0:N-1;dw=2*pi/1000;Rp=-(min(db(wp/dw

8、+1:501) % 檢驗通帶波動As=-round(max(db(1:ws/dw+1) % 檢驗最小阻帶衰減 subplot(2,2,1);stem( n,b);axis(0,N,1.1*min(b),1.1*max(b);title(實際脈沖響應(yīng));xlabel( n);ylabel(h( n);subplot(2,2,2);stem (n,win dows);axis(O,N,O,1.1);title(窗函數(shù)特性);xlabel( n);ylabel(wd( n);subplot(2,2,3);plot(w/pi,db);axis(0,1,-100,2);title(幅度頻率響應(yīng));xla

9、bel(頻率(單位：pi) );ylabel(H(eAjomega); set(gca,XTickMode,ma nual,XTick,0,ws/pi,wp/pi,1); set(gca,YTickMode,ma nual,YTick,-40-20,-3,0);grid subplot(2,2,4);plot(w/pi,pha);axis(0,1,-4,4);title(相位頻率響應(yīng));xlabel(頻率(單位：pi) );ylabel(phi(omega);set(gca,XTickMode,ma nual,XTick,0,ws/pi,wp/pi,1);set(gca,YTickMode,m

10、a nual,YTick,-pi,O,pi);gridN =67Rp = 0.2321As =32-3窗函數(shù)特性0.500.20.3頻率（單位：-）-600 .一.0204060n相位頻率響應(yīng)4、選擇合適的窗函數(shù)設(shè)計一個FIR數(shù)字帶通濾波器，要求：fpi=3.5kHz , fp2=6.5kHz ,Rp=0.05dB ； fs1=2.5kHz，fs2=7.5kHz，As=60dB。濾波器采樣頻率 Fs=20kHz。描繪該濾波器 的脈沖響應(yīng)、窗函數(shù)及濾波器的幅頻響應(yīng)曲線和相頻響應(yīng)曲線。分析：根據(jù)設(shè)計指標(biāo)應(yīng)選擇布萊克曼窗。程序清單如下：function db,mag,pha,grd,w=freqz_

11、m(b,a);H,w=freqz(b,a,1000,whole);H=(H(1:501);w=(w(1:501);mag=abs(H);db=20*log10(mag+eps)/max(mag);pha=a ngle(H);grd=grpdelay(b,a,w);fp1=3.5;fp2=6.5;fs1=2.5;fs2=7.5;Fs=20;ws1=fs1/(Fs/2)*pi;ws2=fs2/(Fs/2)*pi;wp仁fp1/(Fs/2)*pi;wp2=fp2/(Fs/2)*pi;deltaw=wp1-ws1;N0=ceil(11*pi/deltaw);N=N0+mod(N0+1,2) %為實現(xiàn)F

12、IR類型1偶對稱濾波器，應(yīng)確保N為奇數(shù)wi ndows=blackma n( N);wc1=(ws1+wp1)/2/pi;wc2=(ws2+wp2)/2/pi;b=fir1(N-1,wc1,wc2,wi ndows);db,mag,pha,grd,w=freqz_m(b,1);n=0:N-1;dw=2*pi/1000;Rp=-(mi n( db(wp1/dw+1:wp2/dw+1) % 檢驗通帶波動ws0=1:ws1/dw+1,ws2/dw+1:501;% 建立阻帶頻率樣點數(shù)組As=-round(max(db(wsO) %檢驗最小阻帶衰減subplot(2,2,1);stem( n,b);ax

13、is(0,N,1.1*min(b),1.1*max(b);title(實際脈沖響應(yīng));xlabel( n);ylabel(h( n);subplot(2,2,2);stem (n,win dows);axis(O,N,O,1.1);title(窗函數(shù)特性);xlabel( n);ylabel(wd( n);subplot(2,2,3);plot(w/pi,db);axis(0,1,-150,10);title(幅度頻率響應(yīng));xlabel(頻率(單位：pi) );ylabel(H(eAjomega);set(gca,XTickMode,ma nual,XTick,0,fs1,fp1,fp2,f

14、s2,500);set(gca,YTickMode,ma nual,YTick,-150,-40,-3,0);gridsubplot(2,2,4);plot(w/pi,pha);axis(0,1,-4,4);title(相位頻率響應(yīng));xlabel(頻率(單位：pi) );ylabel(phi(omega);set(gca,XTickMode,ma nual,XTick,0,fs1,fp1,fp2,fs2,500);set(gca,YTickMode,ma nual,YTick,-pi,O,pi);gridN =111Rp =0.0034As =740.4，0.2-t 0-Lar- 1 J 1

15、Llfefitaif.=-. J日豐-0.2實際脈沖響應(yīng)050100n窗函數(shù)特性n相位頻率響應(yīng)幅度頻率響應(yīng)頻率(單位：二)頻率(單位：)5、選擇合適的窗函數(shù)設(shè)計一個FIR數(shù)字帶阻濾波器，要求：fpi=1kHz, fp2=4.5kHz ,R=0.1dB ； fsi=2kHz，f s2=3.5kHz，A=40dB。濾波器采樣頻率 Fs=10kHz。描繪該濾波器的脈 沖響應(yīng)、窗函數(shù)及濾波器的幅頻響應(yīng)曲線和相頻響應(yīng)曲線。分析：根據(jù)設(shè)計指標(biāo)選擇漢寧窗。程序清單如下：function hd=ideal_lp(wc,N)tao=(N-1)/2;n=0:(N-1);m=n-tao+eps;hd=sin(wc*

16、m)./(pi*m);function db,mag,pha,grd,w=freqz_m(b,a);H,w=freqz(b,a,1000,whole);H=(H(1:501);w=(w(1:501);mag=abs(H);db=20*log10(mag+eps)/max(mag);pha=a ngle(H);grd=grpdelay(b,a,w);fp仁 1;fp2=4.5;fs1=2;fs2=3.5;Fs=10;ws仁fs1/(Fs/2)*pi;ws2=fs2/(Fs/2)*pi;wp仁fp1/(Fs/2)*pi;wp2=fp2/(Fs/2)*pi;wp=wp1,wp2;ws=ws1,ws2

17、;deltaw=ws1-wp1;N0=ceil(6.2*pi/deltaw);N=N0+mod(N0+1,2) %為實現(xiàn)FIR類型1偶對稱濾波器，應(yīng)確保N為奇數(shù)win dows=(ha nnin g(N);wc1=(ws1+wp1)/2;wc2=(ws2+wp2)/2;hd=ideal_lp(wc1,N)+ideal_lp(pi,N)-ideal_lp(wc2,N);% 建立理想帶阻 b=hd.*w in dows;db,mag,pha,grd,w=freqz_m(b,1);n=0:N-1;dw=2*pi/1000;wp0=1:wp1/dw+1,wp2/dw+1:501;% 建立通帶頻率樣點數(shù)

18、組As=-rou nd(max(db(ws1/dw+1:ws2/dw+1) % 檢驗最小阻帶衰減Rp=-(min(db(wpO) % 檢驗通帶波動subplot(2,2,1);stem( n,b);axis(0,N,1.1*min(b),1.1*max(b);title( 實際脈沖響應(yīng));xlabel( n);ylabel(h( n);subplot(2,2,2);stem (n,win dows);axis(O,N,O,1.1);title(窗函數(shù)特性);xlabel( n);ylabel(wd( n);subplot(2,2,3);plot(w/pi,db);axis(0,1,-150,10);title(幅度頻率響應(yīng));xlabel(頻率(單位：pi) );ylabel(H(eAjomega);set(gca,XTickMode,ma nual,XTick,0,wp1/pi,ws1/pi,ws2/pi,wp2/pi,1);set(gca,YTickMode,ma nual,YTick,-150,-40,-3,0);gridsubplot(2,2,4);plot(w/pi,pha);axis(0,1,-4,4);title(相位頻率響應(yīng));xlabel(頻率(單位：pi) );ylabel(phi(om