FIR數(shù)字濾波器教案資料

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。FIR數(shù)字濾波器-實(shí)驗(yàn)四FIR數(shù)字濾波器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)和掌握FIR數(shù)字濾波器的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法和過程2運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬驗(yàn)證濾波器的性能，獲得對FIR數(shù)字濾波器的感性認(rèn)識3鞏固和加深對所學(xué)的FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)、幅頻響應(yīng)和窗函數(shù)等方面知識的理解和掌握。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1設(shè)計(jì)要求用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)一FIR數(shù)字低通濾波器，要求其技術(shù)指標(biāo)為通帶內(nèi)s=0.3，幅度衰減不小于-30dB。采用直接型結(jié)構(gòu)，在計(jì)算機(jī)上編程實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的FIR數(shù)字濾波器，驗(yàn)證其濾波性能。在計(jì)算機(jī)上編程畫出所設(shè)計(jì)的FIR數(shù)字濾波器的幅頻響應(yīng)曲線。2

2、設(shè)計(jì)過程根據(jù)阻帶衰減-30dB，選擇漢寧窗函數(shù):，0nN-1由過渡區(qū)寬度=sp=0.1,確定濾波器的階數(shù)：N2=80，取N=81。取c=（s+p）/2=0.25，則濾波器的單位取樣響應(yīng)為：,0n80濾波器的輸入輸出方程為：h(n)偶對稱，N為奇數(shù)，濾波器的幅頻響應(yīng)為：3計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)在理解和掌握以上設(shè)計(jì)過程的基礎(chǔ)上，根據(jù)h(n)和y(n)的表達(dá)式編制程序?qū)崿F(xiàn)濾波器的計(jì)算，并驗(yàn)證其濾波性能。濾波器的輸入仍采用正弦抽樣信號，方法同實(shí)驗(yàn)三。其頻率f、取樣周期T、取樣點(diǎn)數(shù)N仍通過人機(jī)對話方式輸入，以便調(diào)整。為了直觀地看出系統(tǒng)的濾波性能，程序中需作圖畫出輸入和輸出信號的波形。計(jì)算h(n)時(shí)要注意，當(dāng)n=(N

3、-1)/2=40時(shí)，分母為，是型，其值h(40)=0.25。因此該項(xiàng)要單獨(dú)賦值，否則計(jì)算機(jī)會(huì)給出出錯(cuò)信息。根據(jù)H()的表達(dá)式，編程繪制濾波器的幅頻特性曲線?？稍?0之間取若干個(gè)點(diǎn)，逐點(diǎn)畫出H()。四、實(shí)驗(yàn)步驟對FIR數(shù)字濾波器，系統(tǒng)的模擬截止頻率應(yīng)根據(jù)=/T來換算。若取c(ps)/2=0.25,取樣間隔=0.001s，則因此，50Hz的正弦信號應(yīng)無衰減地通過濾波器，125Hz左右的信號處于過度帶，有一定的衰減；150Hz以上的信號處于阻帶，幾乎不能通過濾波器。實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）令T=0.001s，N=100（注意此N為信號的采樣點(diǎn)數(shù)，不是濾波器的階數(shù)），分別輸入50Hz、125Hz、150H

4、z和200Hz的正弦信號，觀察輸出波形，并與輸入進(jìn)行比較，驗(yàn)證濾波器的性能。記錄輸入輸出大致波形。（2）將輸入信號分別改變成50Hz與80Hz、50Hz與150Hz、50Hz與200Hz兩正弦信號的迭加，再觀察濾波器的輸入輸出波形，體會(huì)和評價(jià)濾波結(jié)果。記錄輸入輸出大致波形。（3）觀察系統(tǒng)的幅頻響應(yīng)曲線，注意其通帶紋波、阻帶衰減和過渡區(qū)。記錄幅頻響應(yīng)的大致形狀。（4）將系統(tǒng)改成采用矩形窗函數(shù)（即將h(n)改成），比較兩者通帶紋波、阻帶衰減和過渡區(qū)的大小，體會(huì)不同窗函數(shù)的性能。記錄有關(guān)結(jié)果。（5）將濾波器的階數(shù)即窗函數(shù)的長度N減?。筛某?1或21），觀察濾波器過渡區(qū)大小的變化。記錄有關(guān)結(jié)果。四、

5、C語言參考程序（1）FIR數(shù)字濾波器#include#include#include#include#definePI3.1415926floatx100,y180;voiddraw();voidaxis();main()intN,f,n,k;floatT,h81;/*鍵盤輸入f、N、T*/printf(ThefrequencyoftheSinewavef=);scanf(%d,&f);printf(ThenumberofsamplesN=);scanf(%d,&N);printf(ThesamplingperiodT=);scanf(%f,&T);/*產(chǎn)生正弦輸入信號*/for(n=0;nN

6、;n+)xn=sin(2*PI*f*n*T);/*計(jì)算濾波器的單位取樣響應(yīng)*/for(n=0;n81;n+)if(n=40)hn=0.25;elsehn=sin(0.25*PI*(n-40)/(PI*(n-40);hn=hn*(1-cos(PI*n/40)/2;/*計(jì)算濾波器的輸出*/for(n=0;nN+81-1;n+)yn=0;for(k=0;k81&k=n;k+)yn=yn+hk*xn-k;/*畫輸入輸出波形*/draw(N+81-1,x,y);getch();closegraph();voiddraw(intN,floatxx,floatyy)intn,driver,mode,x,y;

7、driver=VGA;mode=VGAHI;x=64;y=120;registerbgidriver(driver);initgraph(&driver,&mode,c:tc);axis(x,y);outtextxy(x-10),y+8,0);outtextxy(x+545),y+8,n);outtextxy(x-10),y+228,0);outtextxy(x+545),y+228,n);outtextxy(x+8),y-90,x(n);outtextxy(x+8),y+130,y(n);for(n=0;nN;n+)line(x,y,x,(y-floor(xxn*35);line(x,(y+

8、220),x,(y+220-floor(yyn*35);x+=5;voidaxis(intx,inty)line(10,y,630,y);line(10,(y+220),630,(y+220);line(610,(y-4),630,y);line(610,(y+216),630,(y+220);line(610,(y+4),630,y);line(610,(y+224),630,(y+220);line(x,(y+100),x,(y-100);line(x,(y+320),x,(y+120);line(x-4),(y-80),x,(y-100);line(x-4),(y+140),x,(y+1

9、20);line(x+4),(y-80),x,(y-100);line(x+4),(y+140),x,(y+120);（2）幅頻特性曲線#include#include#include#include#definePI3.1415926floath81,hr81,Y314,Yr314;voiddraw();voidaxis(int,int);main()inti,n,N,M;floatw,d;/*輸入濾波器的階數(shù)*/N=81;M=(N-1)/2;/*計(jì)算單位取樣響應(yīng)*/for(n=0;nN;n+)if(n=M)hn=0.25;elsehrn=sin(0.25*PI*(n-M)/(PI*(n-M

10、);/*矩形窗*/hn=hrn*(1-cos(PI*n/M)/2;/*漢寧窗*/*計(jì)算幅頻響應(yīng)*/for(w=0;w314;w+)d=w/100;Yrw=0.25;Yw=0.25;for(n=0;nM;n+)Yrw=Yrw+2*hrn*cos(d*(n-M);/*矩形窗*/Yw=Yw+2*hn*cos(d*(n-M);/*漢寧窗*/Yrw=fabs(Yrw);Yw=fabs(Yw);/*畫幅頻特性曲線*/draw();getch();closegraph();voiddraw()intk,driver,mode,x,y;driver=VGA;mode=VGAHI;registerbgidriv

11、er(driver);initgraph(&driver,&mode,c:tc);x=64;y=400;axis(x,y);outtextxy(620,210,w);outtextxy(73,10,H(w)RectangularWindow);outtextxy(620,410,w);outtextxy(73,230,H(w)HanningWindow);for(k=0;k314;k+)line(x,(y-floor(Yk*100),x,(y-floor(Yk*100);x+=1;x=64;y=200;for(k=0;k314;k+)line(x,(y-floor(Yrk*100),x,(y-floor(Yrk*100);x+=1;voidaxis(intx,inty)line(10,y,630,y);line(610,(y-4),630,y);line(610,(y+4),630,y);line(x,(y+20),x,(y-180);line(x-4),(y-160),64,220);line(x+4),(y-160),64,220);line(10,200,630,200);line(610,196