基于Kaiser的FIR數(shù)字濾波器設(shè)計報告書.doc

課 程 設(shè) 計 課程設(shè)計名稱：基于Kaiser窗的FIR數(shù)字低通濾波器設(shè)計 專 業(yè) 班 級 ： 電信1003班 學(xué) 生 姓 名 ： 董成成 學(xué) 號 ： 201046830509 指 導(dǎo) 教 師 ： 李相國 課程設(shè)計時間： 2013年6月 電子信息工程 專業(yè)課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名董成成專業(yè)班級電信1003班學(xué)號201046830509題 目基于Kaiser窗的FIR數(shù)字低通濾波器設(shè)計課題性質(zhì)工程技術(shù)研究課題來源自擬課題指導(dǎo)教師李相國同組姓名主要內(nèi)容 設(shè)計一個具有如下性能指標(biāo)的FIR數(shù)字低通濾波器：=0.25，=0.4，=0.01，=0.001；窗函數(shù)為Kaiser窗；分析最后設(shè)計結(jié)果性能。任務(wù)要求1. 溫習(xí)窗函數(shù)法設(shè)計數(shù)字FIR濾波器的原理和設(shè)計方法；2. 求出最后所設(shè)計出的濾波器沖激響應(yīng)系數(shù)；3. 繪制所設(shè)計濾波器的增益響應(yīng)曲線。參考文獻(xiàn)1 胡廣書. 數(shù)字信號處理理論、算法與實現(xiàn)M. 北京: 清華大學(xué)出版社, 1997.2 R. Lyons. Understanding Digital Signal Processing M. 2nd ed. Prentice Hall PTR., 2004.3 A.V.奧本海姆, R.W.謝弗 and J.R.巴克. 離散時間信號處理M. 第二版. 西安交通大學(xué)出版社, 2001.4 S. K. Mitra. Digital Signal Processing: A Computer-Based ApproachM. 3rd ed. McGraw-Hill, 2005.審查意見指導(dǎo)教師簽字：教研室主任簽字： 年 月 日 說明：本表由指導(dǎo)教師填寫，由教研室主任審核后下達(dá)給選題學(xué)生，裝訂在設(shè)計（論文）首頁1 需求分析 基于Kaiser窗的FIR低通濾波器是利用Kaiser函數(shù)截取無限沖擊響應(yīng)h(n)，最后利用函數(shù)freqz得到加窗后的濾波器的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)。2 概要設(shè)計開始讀入窗口長度M計算hd(n)用Kaiser窗函數(shù)求w(n)計算H(k)=frezh(n)繪圖子（函數(shù)）繪制H(k)幅度相位曲線結(jié)束圖6-1 主程序框圖計算h(n)= hd(n) w(n)（1）代入?yún)?shù)值，計算、M的值：omegap=0.25*pi;omegas=0.4*pi;deltap=0.01;deltas=0.001;omegac=(omegap+omegas)/2;deltaomega=omegas-omegap;As=-20*log10(deltas);beta=0.1102*(As-8.7);M=ceil(As-8)/(2.285*deltaomega);（2）定義定義域，Kaiser函數(shù)求得，截取沖擊響應(yīng)h(n)得出濾波器時域值h,并求其頻域特性：n=0:M;p=M/2;wk=kaiser(M+1,beta);h=(sin(omegac*(n-p)./(pi*(n-p+eps).*wk;H,w=freqz(h,1);（3）定義定義域，畫濾波特性Nc=fix(omegac/(pi/length(w); Hd=ones(1,Nc),zeros(1,length(w)-Nc); N=length(h);L=N/2; b=2*(h(L:-1:1);k=1:1:L;k=k-0.5;w1=0:1:511*pi/512; A2=cos(w1*k)*b; E=Hd-A2; subplot(3,1,1) stem(n,h,fill,MarkerSize,2) axis(0,N,-0.1,0.5) subplot(3,1,2) plot(w,20*log10(abs(H) axis(0 pi -100 10) subplot(3,1,3) plot(w,E) axis(0 pi -0.001 0.001)3 運行環(huán)境 Window2003系統(tǒng)和Win7系統(tǒng) 4 開發(fā)工具和編程語言 Matlab軟件、Matlab語言5 詳細(xì)設(shè)計 clear; -【清除變量】- omegap=0.25*pi;omegas=0.4*pi;deltap=0.01;deltas=0.001;omegac=(omegap+omegas)/2;deltaomega=omegas-omegap;-【利用 計算得出和】-As=-20*log10(deltas);beta=0.1102*(As-8.7);M=ceil(As-8)/(2.285*deltaomega);-【利用 算得、和階數(shù)M 】-n=0:M;p=M/2;wk=kaiser(M+1,beta);h=(sin(omegac*(n-p)./(pi*(n-p+eps).*wk;-【根據(jù)Kaiser函數(shù)求得，截取沖擊響應(yīng)得到濾波器時域表達(dá)式】-H,w=freqz(h,1);-【利用frez函數(shù)求出濾波器頻域的表達(dá)式】-Nc=fix(omegac/(pi/length(w); Hd=ones(1,Nc),zeros(1,length(w)-Nc); N=length(h);L=N/2; b=2*(h(L:-1:1);k=1:1:L;k=k-0.5;w1=0:1:511*pi/512; A2=cos(w1*k)*b; E=Hd-A2; subplot(3,1,1) stem(n,h,fill,MarkerSize,2) axis(0,N,-0.1,0.5) subplot(3,1,2) plot(w,20*log10(abs(H) axis(0 pi -100 10) subplot(3,1,3) plot(w,E) axis(0 pi -0.001 0.001)-【定義定義域，畫濾波特性，所利用的函數(shù)有：fix取整函數(shù)，ones生成全1矩陣，zeros生成全零矩陣，subplot畫子圖，plot畫圖函數(shù)，axis函數(shù)規(guī)定橫縱坐標(biāo)范圍】-6 調(diào)試分析此次課程設(shè)計沒有調(diào)用子函數(shù)，整個程序?qū)崿F(xiàn)得出基于Kaiser窗函數(shù)的濾波特性，在編寫的過程中，通過查閱Matlab書籍和數(shù)字信號處理教科書，不斷完善，不斷修改，得到理想的實驗結(jié)果。7 測試結(jié)果參考文獻(xiàn)1 胡廣書. 數(shù)字信號處理理論、算法與實現(xiàn)M. 北京: 清華大學(xué)出版社, 1997.2 R. Lyons. Understanding Digital Signal Processing M. 2nd ed. Prentice Hall PTR., 2004.3 A.V.奧本海姆, R.W.謝弗 and J.R.巴克. 離散時間信號處理M. 第二版. 西安交通大學(xué)出版社, 2001.4 S. K. Mitra. Digital Signal Processing: A Computer-Based ApproachM. 3rd ed. McGraw-Hill, 2005.心得體會 通過本次課程設(shè)計，又加深了對軟件Matlab的使用以及其中函數(shù)的熟悉，最重要的是學(xué)習(xí)了如何利用窗函數(shù)法設(shè)計FIR濾波器，從自己的基于Kaiser窗函數(shù)的FIR低通濾波器的設(shè)計，知道如何實現(xiàn)FIR的濾波器的設(shè)計；同樣，高通，帶通設(shè)計思路也會很清晰，以及牽涉到利用其它窗函數(shù)，和IIR濾波器設(shè)計，相信經(jīng)過自己的慢慢學(xué)習(xí)，也會設(shè)計出來。因此，自己通過這次課程設(shè)計，收獲頗為豐富。 信息科學(xué)與工程 學(xué)院課程設(shè)計成績評價表課程名稱：數(shù)字信號處理設(shè)計題目：基于Kaiser窗的FIR數(shù)字低通濾波器設(shè)計專業(yè)：電子信息工程 班級：1003班 姓名：董成成 學(xué)號：201046830509序號評審項目分 數(shù)滿分標(biāo)準(zhǔn)說明1內(nèi) 容思路清晰，語言表達(dá)準(zhǔn)確，概念清楚，論點正確；設(shè)計方法科學(xué)，分析歸納合理；結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)，設(shè)計有應(yīng)用價值。任務(wù)飽滿，工作量適中2創(chuàng) 新內(nèi)容新穎，設(shè)計能反映新技術(shù)，對前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨特見解3完整性、實用性整體構(gòu)思后合理，理論依據(jù)充分，設(shè)計完整，實用性強4數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，算法設(shè)計合理5規(guī) 范 性設(shè)計格式、繪圖、實驗數(shù)據(jù)