沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)信號(hào)實(shí)驗(yàn)報(bào)告FIR濾波器設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)工程：FIR濾波器設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：通信工程1003班姓名：學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)室號(hào)：205實(shí)驗(yàn)組號(hào)：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：批閱時(shí)間：指導(dǎo)教師：成績(jī)：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：FIR濾波器設(shè)計(jì)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模骸?〕熟悉線性相位FIR數(shù)字低通濾波器特性。〔2〕熟悉用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字低通濾波器的原理和方法。〔3〕了解各種窗函數(shù)對(duì)濾波特性的影響。2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：〔1〕線性相位FIR濾波器演示實(shí)驗(yàn)〔2〕窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR低通濾波器3.實(shí)驗(yàn)方案〔程序設(shè)計(jì)說明〕如果所希望的濾波器理想頻率響應(yīng)函數(shù)為，那么其對(duì)應(yīng)的單位樣值響應(yīng)為窗函數(shù)法設(shè)計(jì)法的根本原理是用有限長(zhǎng)單位樣值響應(yīng)逼近。由于往往是無(wú)限長(zhǎng)序列，且是非因果的，所以用窗函數(shù)將截?cái)?，并進(jìn)行加權(quán)處理，得到：。就作為實(shí)際設(shè)計(jì)的FIR濾波器單位樣值響應(yīng)序列，其頻率函數(shù)為。式中N為所選窗函數(shù)的長(zhǎng)度。用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)的FIR濾波器性能取決于窗函數(shù)類型及窗口長(zhǎng)度N的取值。設(shè)計(jì)過程中要根據(jù)阻帶衰減和過渡帶寬度的要求選擇適宜的窗函數(shù)類型和窗口長(zhǎng)度N。選定窗函數(shù)類型和長(zhǎng)度N以后，求出單位樣值響應(yīng)。驗(yàn)算是否滿足要求，如不滿足要求，那么重新選定窗函數(shù)類型和長(zhǎng)度N，直至滿足要求。如要求線性相位特性，h(n)還必須滿足。根據(jù)上式中的正、負(fù)號(hào)和長(zhǎng)度N的奇偶性又將線性相位FIR濾波器分成4類，根據(jù)要設(shè)計(jì)的濾波器特性正確選擇其中一類。4.實(shí)驗(yàn)步驟或程序：見附錄A5．程序運(yùn)行結(jié)果：見附錄A6．出現(xiàn)的問題及解決方法：未出現(xiàn)問題附件A沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)步驟或程序：一、線性相位FIR濾波器演示實(shí)驗(yàn)1、N為奇數(shù)的偶對(duì)稱序列序列h1(n)2、N為偶數(shù)的偶對(duì)稱序列序列h2(n)以及它的幅頻特性和相頻特性以及它的幅頻特性和相頻特性3、N為奇數(shù)的奇對(duì)稱序列序列h3(n)4、N為偶數(shù)的奇對(duì)稱序列序列h4(n)以及它的幅頻特性和相頻特性以及它的幅頻特性和相頻特性二、窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR低通濾波器〔一〕Wp=0.3*piWs=0.5*piWc=Wp/2+Ws/2=0.4*piN=331、矩形窗理想低通濾波器的hd(n)和實(shí)際FIR低通濾波器特性實(shí)現(xiàn)的低通濾波器的h(n)2、三角窗理想低通濾波器的hd(n)和實(shí)際FIR低通濾波器特性實(shí)現(xiàn)的低通濾波器的h(n)3、漢寧窗理想低通濾波器的hd(n)和實(shí)際FIR低通濾波器特性實(shí)現(xiàn)的低通濾波器的h(n)4、漢明窗理想低通濾波器的hd(n)和實(shí)際FIR低通濾波器特性實(shí)現(xiàn)的低通濾波器的h(n)5、布萊克曼理想低通濾波器的hd(n)和實(shí)際FIR低通濾波器特性實(shí)現(xiàn)的低通濾波器的h(n)〔二〕如實(shí)驗(yàn)一中圖所示〔三〕漢寧窗1、Wc=0.25*piN=15理想低通濾波器的hd(n)和實(shí)際FIR低通濾波器特性實(shí)現(xiàn)的低通濾波器的h(n)2、Wc=0.25*piN=33理想低通濾波器的hd(n)和實(shí)際FIR低通濾波器特性實(shí)現(xiàn)的低通濾波器的h(n)思考題：1、〔1〕根據(jù)通帶截止頻率和阻帶截止頻率，求理想低通濾波器的截止頻率c=(p+s)/2；〔2〕根據(jù)阻帶最小衰減選擇窗函數(shù)；〔3〕根據(jù)要求的過渡帶寬度確定濾波器長(zhǎng)度N，濾波器相位常數(shù)；〔4〕根據(jù)允許的過渡帶寬度確定窗口長(zhǎng)度N；〔5〕根據(jù)理想低通濾波器的截止頻率c、相位常數(shù)求出理想低通濾波器單位樣值響應(yīng)hd(n)；由確定的窗函數(shù)類型、長(zhǎng)度求出對(duì)應(yīng)的窗函數(shù)w(n)；求出所設(shè)計(jì)的FIR濾波器單位樣值響應(yīng)h(n)=hd(n)w(n)；〔6〕借助計(jì)算機(jī)計(jì)算H(ejω)=DTFT[h(n)]，檢驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)是否滿足要求，如不滿足另選窗函數(shù)、窗口長(zhǎng)度。2、〔1〕濾波器過渡帶寬度與窗譜〔窗函數(shù)頻域特性〕的主瓣寬度成正比；〔2〕濾波器過渡帶兩旁有的肩峰和阻尼余振，其振蕩幅度取決于窗譜旁瓣的相對(duì)幅度，震蕩的多少取決于旁瓣的多少；〔3〕對(duì)于同一種窗函數(shù)，增加窗函數(shù)長(zhǎng)度，能減少窗譜主瓣和旁瓣寬度，但不能減少主瓣和旁瓣的相對(duì)值，該值取決于窗函數(shù)的形狀。因此增加窗口長(zhǎng)度