實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)五FIR字波設(shè)與件現(xiàn)一、實(shí)指導(dǎo)．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?掌握用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)數(shù)濾波器的原理和法。（2掌握用等波紋最佳逼近法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器的原理和方法。（3掌握FIR濾器的快速卷積實(shí)現(xiàn)原理。（4學(xué)會(huì)調(diào)用數(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)濾器。．實(shí)內(nèi)容及步驟（1認(rèn)真復(fù)習(xí)第七章中用窗函數(shù)法和等波紋最佳逼近法設(shè)計(jì)字濾波器的原理；（2調(diào)用信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)產(chǎn)生具有加性噪聲的信號(hào)，自顯示xt其頻譜，如圖1所示；圖具加噪聲的信號(hào)x(t)其頻譜如圖（3請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)低通濾波器，從高頻噪聲中提取xt中單頻調(diào)幅信號(hào)，要求信號(hào)幅頻失真小于0.1dB，將噪聲頻譜衰減。先觀察xt頻譜，確定濾波器指標(biāo)參數(shù)。（4根據(jù)濾波器指標(biāo)選擇合適的窗函數(shù)，計(jì)算窗函數(shù)的長(zhǎng)度N調(diào)用MATLAB函數(shù)fir1設(shè)一個(gè)低濾波器。并寫程序，調(diào)用快卷函數(shù)fftfilt現(xiàn)對(duì)xt的濾波。繪圖顯示濾波器的頻響特性曲線、濾波器輸出信號(hào)的幅頻特性圖和時(shí)域波形圖。（4標(biāo)變用等波紋最佳逼近法函數(shù)和設(shè)FIR數(shù)濾波器。并較兩種設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的濾波器階數(shù)。提：eq\o\ac(○,1)MATLAB函fir1的能及其調(diào)用格式請(qǐng)查閱教材；eq\o\ac(○,2)

采樣頻率Fs=1000Hz采樣周期T=1/Fs；eq\o\ac(○,3)

根據(jù)圖和實(shí)驗(yàn)要求，可選擇濾波器指標(biāo)參數(shù)：通帶截止頻率fp=120Hz阻帶截精彩文檔

實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案至頻率fs=150Hz成字頻率截止頻率0.24最衰為0.1dBpp阻帶截至頻率阻最小衰為60dB。eq\o\ac(○,4)

實(shí)驗(yàn)程序框圖如圖2所，供讀參考。Fs=1000T=1/Fs產(chǎn)生信號(hào)xt,并示及其頻譜用窗函數(shù)法或等波紋最佳逼近法設(shè)計(jì)FIR濾器hn對(duì)信號(hào)xt濾：yt=fftfilt(hn,xt)、計(jì)算并繪圖顯示濾波器損耗函數(shù)、繪圖顯示濾波器輸出信號(hào)ytEnd圖2實(shí)程序框圖4.思考題(1)如給定通帶截止頻率和阻帶截止頻率以及阻帶最小衰減,如用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)線性相位低通濾波?請(qǐng)寫出設(shè)計(jì)步驟(2)如要求用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)帶通濾波器且給通帶上、下截止頻率為

pl

和

，阻帶上、下截止頻率為

sl

和

，試求理想帶通濾波器的截止頻率

cl

和

cu

。（）釋為什么對(duì)同樣的技術(shù)指標(biāo)，用等波紋最佳逼近法設(shè)計(jì)的濾波器階數(shù)低？．信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)序清單（見(jiàn)教材）二、濾波器參及實(shí)程序清、波參選根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的提示③選擇濾波器指標(biāo)參數(shù)：通帶截止頻率fp=120Hz，帶截至頻率fs=150Hz代入采樣頻率Fs=1000Hz，換算成數(shù)字頻率，通帶截止頻率帶最大衰為0.1dB，阻帶截至頻率pp精彩文檔

實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案阻最小衰為60dB。以選取blackman窗函數(shù)。與信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)xtg相同，采樣頻率Fs=1000Hz。按照?qǐng)D2所的程序框圖編寫的實(shí)驗(yàn)程序?yàn)?。、?shí)程清FIR字濾波器設(shè)計(jì)及軟件實(shí)現(xiàn)clearall;%======調(diào)用xtg產(chǎn)生信號(hào)xt長(zhǎng)度并示xt及頻譜,======N=1000;xt=xtg;

輸入給定指標(biāo)用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)濾波器wc=(fp+fs)/Fs;%理想通濾波器截止頻率(關(guān)于pi一化）B=2*pi*(fs-fp)/Fs;過(guò)渡帶寬度指標(biāo)Nb=ceil(11*pi/B);%blackman的長(zhǎng)度Nhn=fir1(Nb-1,wc,blackman(Nb));Hw=abs(fft(hn,1024));求設(shè)計(jì)的濾波器頻率特性%用函數(shù)fftfilt對(duì)xt濾波%下為用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)法的繪圖部分（濾波器損耗函數(shù)，濾波器輸出信號(hào)波形)f=[0:1023]*Fs/1024;figure(2)subplot(2,1,1)plot(f,20*log10(Hw/max(Hw)));grid;title('(a)低通濾波器幅頻特性'xlabel('f/Hz');ylabel('幅度')subplot(2,1,2)plot(t,ywt);grid;title('(b)濾除噪聲后的信號(hào)波形)用等波紋最佳逼近法設(shè)計(jì)濾波器fb=[fp,fs];m=[1,0];%確定函數(shù)所需參數(shù)f,m,dev

確定函數(shù)所需參數(shù)Hw=abs(fft(hn,1024));

調(diào)用函數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)求設(shè)計(jì)的濾波器頻率特性yet=fftfilt(hn,xt,N);%調(diào)用函數(shù)fftfilt對(duì)xt濾波%下為用等波紋設(shè)計(jì)法的繪圖部分（濾波器損耗函數(shù)，濾波器輸出信號(hào)波形)f=[0:1023]*Fs/1024;低通濾波器幅頻特性)axis([0,Fs/2,-80,10]);xlabel('f/Hz');ylabel('幅度')axis([0,Tp/2,-1,1]);xlabel('t/s');ylabel('y_e(t)');精彩文檔

實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案title('(d)濾除噪聲后的信號(hào)波形)信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)xtg程清單：%xt=xtg產(chǎn)一個(gè)長(zhǎng)度為N，有加性高頻噪聲的單頻調(diào)幅信號(hào)%樣頻率Fs=1000%波頻率Hz,調(diào)正弦波頻率Hz.t=0:T:(N-1)*T;fc=Fs/10;f0=fc/10;mt=cos(2*pi*f0*t);ct=cos(2*pi*fc*t);xt=mt.*ct;nt=2*rand(1,N)-1;%=====設(shè)計(jì)高通濾波器hn,用濾波噪聲nt中的低頻成分，生成高通噪=====fb=[fp,fs];m=[0,1];[n,fo,mo,W]=remezord(fb,m,dev,Fs);%=====以下為繪圖部分====xt=xt+yt;fst=fft(xt,N);k=0:N-1;f=k/Tp;plot(t,xt);grid;xlabel('t/s');ylabel('x(t)');axis([0,Tp/5,min(xt),max(xt)]);title('(a）信號(hào)加噪聲波形);）信號(hào)加噪聲的頻譜'度);三、實(shí)驗(yàn)程序行結(jié)用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)濾波器，濾波器長(zhǎng)度。濾波器損耗函數(shù)和濾波器輸出yw(nT)分別如圖和（）所示。用等波紋最佳逼近法設(shè)計(jì)濾波器，濾波器長(zhǎng)度Ne=83。濾波器損耗函數(shù)濾波器輸出ye(nT)別如圖和（d）所示。兩種方法設(shè)計(jì)的濾波器都能有效地從噪聲中提取信號(hào)等紋最佳逼近法設(shè)計(jì)的濾波器階數(shù)低得多，當(dāng)然濾波實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算量以及時(shí)延也小得多，從圖和（）可以直觀地看出時(shí)延差別。精彩文檔

dwd實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案dwd圖實(shí)驗(yàn)程序exp2.m行結(jié)果四、簡(jiǎn)答思考題(1)用函數(shù)法設(shè)計(jì)線性相位低通濾波器的設(shè)計(jì)步:a.根據(jù)對(duì)阻帶衰減及過(guò)渡帶的指標(biāo)要求窗函數(shù)的類型計(jì)窗口的長(zhǎng)度N；b.構(gòu)造希望逼近的頻率響應(yīng)函數(shù)；c.計(jì)算h(n)；d.加窗得到設(shè)計(jì)結(jié)果(n)(n)。精彩文檔

實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案(2)希逼近的理想帶通濾波器的截止頻率

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分別為：)/2,pl

)/2cupu（）釋為什么對(duì)同樣的技術(shù)指標(biāo)，用等波紋最佳逼近法設(shè)計(jì)的濾波器階數(shù)低？①用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)的濾波器，如果在阻帶截止頻率附近剛好滿足，則離開阻帶截止頻率越遠(yuǎn)，阻帶衰減富裕量越大，即存在資源浪費(fèi)；②幾常用的典型窗函數(shù)的通帶最大衰