數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

-.z數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)?zāi)康难芯繑?shù)字濾波器的設(shè)計(jì)思想，理解數(shù)字頻域，模擬頻域的關(guān)系，掌握數(shù)字系統(tǒng)處理模擬信號(hào)的方法。FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)：掌握窗函數(shù)設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器的方法，理解FIR的意義：線性相位。實(shí)驗(yàn)原理1、FIR的特點(diǎn)〔1〕系統(tǒng)的單位沖擊響應(yīng)在有限個(gè)n值處不為零?！?〕對(duì)于穩(wěn)定系統(tǒng)，系統(tǒng)函數(shù)在|z|>0處收斂，極點(diǎn)全部在z=0處?！?〕構(gòu)造上主要是非遞歸構(gòu)造，沒有輸出到輸入的反應(yīng)，但在個(gè)別構(gòu)造中〔如頻率抽樣構(gòu)造〕也包含反應(yīng)的遞歸局部‘2、FIR濾波器的優(yōu)點(diǎn)〔1〕即具有嚴(yán)格的線性相位，又具有任意的幅度’〔2〕FIR濾波器的抽樣響應(yīng)是有限長(zhǎng)的，因而濾波器的性能穩(wěn)定。〔3〕只要經(jīng)過一定的延時(shí)，任何非因果的有限長(zhǎng)序列都能變成有限長(zhǎng)的因果的序列，因而能用因果系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)?！?〕FIR濾波器單位沖擊響應(yīng)是有限長(zhǎng)的，因而可以進(jìn)展快速傅立葉變換，提高運(yùn)算效率。3、用窗函數(shù)設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器對(duì)函數(shù)加窗處理，實(shí)際是用一個(gè)有限長(zhǎng)函數(shù)來(lái)逼近原函數(shù)。常用的窗函數(shù)有矩形窗、三角窗，漢寧窗、海明窗、布萊克曼窗、凱撒窗等。實(shí)驗(yàn)要求1、設(shè)計(jì)FIR數(shù)字低通濾波器，要求在不同窗口長(zhǎng)度〔N=15，33〕下，分別求出h(n)，畫出相應(yīng)的幅頻特性和相頻特性曲線，觀察3dB帶寬和20dB帶寬，總結(jié)窗口長(zhǎng)度N對(duì)濾波特性的影響。2、對(duì)三個(gè)擬合三角函數(shù)進(jìn)展濾波處理。3、對(duì)含噪心電信號(hào)函數(shù)進(jìn)展濾波處理。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、不同窗函數(shù)長(zhǎng)度對(duì)于濾波特性的影響fs=100,N=32;n=0:N-1;t=n/fs;f0=n*fs/N;y=e*p(-2*t);z=fft(y);m=abs(z);w1=blackman(N);z1=w1'.*y;*1=fft(z1),mo1=abs(*1);subplot(1,2,1);plot(f0,m/fs);subplot(1,2,2);plot(f0,mo1/fs)運(yùn)行結(jié)果改變N值，令N=14，得到結(jié)果對(duì)三個(gè)擬合三角函數(shù)進(jìn)展濾波clear;fs=2000;t=(1:1000)/fs;*=10*cos(2*pi*30*t)+cos(2*pi*150*t)+5*cos(2*pi*600*t);L=length(*);N=2^(ne*tpow2(L));Hw=fft(*,N);figure(1);subplot(2,1,1);plot(t,*);gridon;title('濾波前信號(hào)*');*label('時(shí)間/s');%原始信號(hào)subplot(2,1,2);plot((0:N-1)*fs/L,abs(Hw));%查看信號(hào)頻譜gridon;title('濾波前信號(hào)頻譜圖');*label('頻率/Hz');ylabel('振幅|H(e^jw)|');%%*_1=10*cos(2*pi*30*t)Ap=1;As=60;%定義通帶及阻帶衰減dev=[(10^(Ap/20)-1)/(10^(Ap/20)+1),10^(-As/20)];%計(jì)算偏移量mags=[1,0];%低通fcuts=[60,100];%邊界頻率[N,Wn,beta,ftype]=kaiserord(fcuts,mags,dev,fs);%估算FIR濾波器階數(shù)hh1=fir1(N,Wn,ftype,kaiser(N+1,beta));%FIR濾波器設(shè)計(jì)*_1=filter(hh1,1,*);%濾波*_1(1:ceil(N/2))=[];%群延時(shí)N/2，刪除無(wú)用信號(hào)局部L=length(*_1);N=2^(ne*tpow2(L));Hw_1=fft(*_1,N);figure(2);subplot(2,1,1);plot(t(1:L),*_1);gridon;title('*_1=10*cos(2*pi*30*t)');*label('時(shí)間/s');subplot(2,1,2);plot((0:N-1)*fs/L,abs(Hw_1));%查看信號(hào)頻譜gridon;title('濾波后信號(hào)*_1頻譜圖');*label('頻率/Hz');ylabel('振幅|H(e^jw)|');%%*_2=cos(2*pi*150*t)Ap=1;As=60;%定義通帶及阻帶衰減dev=[10^(-As/20),(10^(Ap/20)-1)/(10^(Ap/20)+1),10^(-As/20)];%計(jì)算偏移量mags=[0,1,0];%帶通fcuts=[80,120,180,220];%邊界頻率[N,Wn,beta,ftype]=kaiserord(fcuts,mags,dev,fs);%估算FIR濾波器階數(shù)hh2=fir1(N,Wn,ftype,kaiser(N+1,beta));%FIR濾波器設(shè)計(jì)*_2=filter(hh2,1,*);%濾波*_2(1:ceil(N/2))=[];%群延時(shí)N/2，刪除無(wú)用信號(hào)局部L=length(*_2);N=2^(ne*tpow2(L));Hw_2=fft(*_2,N);figure(3);subplot(2,1,1);plot(t(1:L),*_2);gridon;title('*_2=cos(2*pi*150*t)');*label('時(shí)間/s');subplot(2,1,2);plot((0:N-1)*fs/L,abs(Hw_2));%查看信號(hào)頻譜gridon;title('濾波后信號(hào)*_2頻譜圖');*label('頻率/Hz');ylabel('振幅|H(e^jw)|');%%*_3=5*cos(2*pi*600*t)Ap=1;As=60;%定義通帶及阻帶衰減dev=[10^(-As/20),(10^(Ap/20)-1)/(10^(Ap/20)+1)];%計(jì)算偏移量mags=[0,1];%高通fcuts=[500,550];%邊界頻率[N,Wn,beta,ftype]=kaiserord(fcuts,mags,dev,fs);%估算FIR濾波器階數(shù)hh2=fir1(N,Wn,ftype,kaiser(N+1,beta));%FIR濾波器設(shè)計(jì)*_3=filter(hh2,1,*);%濾波*_3(1:ceil(N/2))=[];%群延時(shí)N/2，刪除無(wú)用信號(hào)局部L=length(*_3);N=2^(ne*tpow2(L));Hw_3=fft(*_3,N);figure(4);subplot(2,1,1);plot(t(1:L),*_3);gridon;title('*_3=5*cos(2*pi*600*t)');*label('時(shí)間/s');subplot(2,1,2);plot((0:N-1)*fs/L,abs(Hw_3));%查看信號(hào)頻譜gridon;title('濾波后信號(hào)*_3頻譜圖');*label('頻率/Hz');ylabel('振幅|H(e^jw)|');運(yùn)行結(jié)果對(duì)含噪心電信號(hào)函數(shù)進(jìn)展濾波處理。clearclccloseall;fs=1000;N=500;n=0:N-1;t=n/1000;*=ecg(100);*=[*****];u=sin(2*0.01*pi*t);y=*+sin(2*30*pi*t)+sin(2*0.01*pi*t);figure(1);subplot(222);plot(t,y,t,u,':');title('心電+工頻干擾函數(shù)圖');subplot(221);plot(t,*);title('心電干前函數(shù)圖')f=n*fs/N;figure(2);subplot(221);plot(f,abs(fft(*)));title('心電干擾前幅度譜')subplot(222);y1=fft(y);plot(f,abs(y1)/N);%a*is([00.0300.6]);holdontitle('心電+工頻干擾濾波前幅度譜')wp=0.1;ws=0.2;rp=2;rs=30;[n,wn]=buttord(wp,ws,rp,rs);[b,a]=butter(n,wn,'high');y2=filter(b,a,y);figure(1);subplot(223);plot(t,y2,'r');title('心電+工頻干擾濾波