03DSP研究性學(xué)習(xí)報(bào)告數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)

1、數(shù)字信號(hào)處理課程研究性學(xué)習(xí)報(bào)告姓名 學(xué)號(hào) 同組成員 指導(dǎo)教師 時(shí)間 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)專題研討【目的】(1) 掌握iir和fir數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法及各自的特點(diǎn)。(2) 掌握各種窗函數(shù)的時(shí)頻特性及對(duì)濾波器設(shè)計(jì)的影響。(3) 培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，以及發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。【研討題目】 基本題 1iir 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)iir數(shù)字低通濾波器，其能取代下列指標(biāo)的模擬低通濾波器(系統(tǒng)的抽樣頻率為44.1khz) fp=2khz， fs=10khz , ap=0.5db, as=50db(1) 分別用雙線性變換和沖激響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)一個(gè)bw型數(shù)字低通濾波器，并進(jìn)行比較。(2) 用雙線性變

2、換分別設(shè)計(jì)chebyshev i型chebyshev i i型和橢圓型數(shù)字低通濾波器，并進(jìn)行比較。【溫磬提示】在數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)中，不管是用雙線性變換法還是沖激響應(yīng)不變法，其中的參數(shù)t的取值對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果沒有影響。但若所設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器要取代指定的模擬濾波器時(shí)，則抽樣頻率（或抽樣間隔t）將對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果有影響?！驹O(shè)計(jì)步驟】【仿真結(jié)果】所設(shè)計(jì)濾波器的幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)bw型、chebyshev i型、chebyshev i i型和橢圓型濾波器的零極點(diǎn)分布【結(jié)果分析】雙線性變換和沖激響應(yīng)不變法所設(shè)計(jì)的濾波器的性能有什么不同。bw型、chebyshev i型、chebyshev i i型和橢圓型濾波器的零極

3、點(diǎn)分布各有什么特點(diǎn)。【自主學(xué)習(xí)內(nèi)容】【閱讀文獻(xiàn)】【發(fā)現(xiàn)問題】 (專題研討或相關(guān)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問題)：【問題探究】【仿真程序】【研討題目】 基本題 2窗函數(shù)研究分析矩形窗、漢納窗、哈明窗、布萊克曼窗、凱澤窗的頻域特性，并進(jìn)行比較?！绢}目分析】【仿真結(jié)果】【結(jié)果分析】各種窗有何特點(diǎn)?【自主學(xué)習(xí)內(nèi)容】【閱讀文獻(xiàn)】【發(fā)現(xiàn)問題】 (專題研討或相關(guān)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問題)：【問題探究】在譜分析中如何選擇窗函數(shù)，在濾波器設(shè)計(jì)中如何選擇窗函數(shù)？【仿真程序】【研討題目】 基本題 3 窗函數(shù)法設(shè)計(jì)fir 數(shù)字濾波器(1)分別用blackman窗和kaiser窗法設(shè)計(jì)一個(gè)滿足下列指標(biāo)的線性相位的fir低通濾波器

4、wp=0.4p rad, ap=0.5 db, ws=0.6p rad, as=55db (2)（m5-5）在用窗口法設(shè)計(jì)fir濾波器時(shí)，由于理想濾波器的幅度響應(yīng)在截頻處發(fā)生突變，使得設(shè)計(jì)出的濾波器的幅度響應(yīng)發(fā)生振蕩，這個(gè)現(xiàn)象被稱為gibbs現(xiàn)象。解決這個(gè)問題的一個(gè)方案是本書中介紹的用逐步衰減的窗函數(shù)。另一個(gè)方案是使理想濾波器過渡帶為漸變的，如下圖所示具有線性過渡帶的理想低通濾波器的頻率響應(yīng)，試用窗口法設(shè)計(jì)逼近該頻率響應(yīng)的fir濾波器。 題3圖【(2)單位脈沖響應(yīng)證明】試證該濾波器的單位脈沖響應(yīng)為其中：，【設(shè)計(jì)步驟】【仿真結(jié)果】所設(shè)計(jì)濾波器的幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)【結(jié)果分析】【自主學(xué)習(xí)內(nèi)容】【閱讀

5、文獻(xiàn)】【發(fā)現(xiàn)問題】 (專題研討或相關(guān)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問題)：【問題探究】通過實(shí)驗(yàn)討論如何控制濾波器的阻帶衰減【仿真程序】【研討題目】 中等題 4頻率取樣法fir 數(shù)字濾波器（1）（m5-6）利用頻率取樣法設(shè)計(jì)某i型線性相位帶通fir濾波器，其通帶截頻分別為wp1=0.3p rad, wp2=0.5p rad（2）（m5-7）在通帶和阻帶間增加1個(gè)過渡點(diǎn)，重新設(shè)計(jì)該濾波器。過渡點(diǎn)的最佳幅度由實(shí)驗(yàn)確定?！驹O(shè)計(jì)步驟】【仿真結(jié)果】【結(jié)果分析】濾波器的阻帶衰減，濾波器的階數(shù)與設(shè)計(jì)結(jié)果的關(guān)系?！咀灾鲗W(xué)習(xí)內(nèi)容】【閱讀文獻(xiàn)】【發(fā)現(xiàn)問題】 (專題研討或相關(guān)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問題)：【問題探究】如何確定過渡點(diǎn)的

6、最佳幅度。【仿真程序】【研討題目】 中等題 5設(shè)計(jì)幅度響應(yīng)逼近下圖所示的數(shù)字高通濾波器，其中wc=0.5p。要求：(1) 將該數(shù)字高通濾波器設(shè)計(jì)成iir數(shù)字濾波器，具體要求：分別設(shè)計(jì)成bw型、cbi型、cbii型和橢圓型濾波器，并比較設(shè)計(jì)結(jié)果。(2) 將該數(shù)字高通濾波器設(shè)計(jì)成fir數(shù)字濾波器，具體要求：a. 采用窗函數(shù)法，分別利用矩形窗、漢納窗、哈明窗、布萊克曼窗、凱澤窗截?cái)啵⒃O(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析比較。b. 采用頻率取樣法，討論過渡點(diǎn)對(duì)濾波器阻帶衰減的影響。c. 采用parks-mcclellan算法。d. 比較窗函數(shù)法、頻率取樣法和parks-mcclellan算法所設(shè)計(jì)的fir濾波器。(3) 所設(shè)計(jì)的iir和fir數(shù)字濾波器應(yīng)具有基本相同的幅度響應(yīng)。根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，從幅度響應(yīng)、相位響應(yīng)、濾波器階數(shù)等對(duì)兩類濾波器進(jìn)行分析比較。【數(shù)字高通濾波器設(shè)計(jì)指標(biāo)】【設(shè)計(jì)步驟】【仿真結(jié)果】【結(jié)果分析】【自主學(xué)習(xí)內(nèi)容】【閱讀文獻(xiàn)】【發(fā)現(xiàn)問題】 (專題研討或相關(guān)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問題)：【問題探究】【仿真程序】電子文件提交說明:文件名 學(xué)號(hào)_姓名_dsp2 (每組在文件名