数字信号处理实验八

第页课程名称：课程名称：数字信号处理实验成绩：指导教师：王丽霞实验报告院系：信息工程学院班级：11通信专升本

学号：1103100068姓名：周海霞日期：2011实验8用MATLAB设计FIR数字滤波器一、实验目的：1、加深对窗函数法设计FIR数字滤波器的基本原理的理解。2、学习用MATLAB语言的窗函数法编写设计FIR数字滤波器的程序。3、了解MATLAB语言有关窗函数法设计FIR数字滤波器的常用函数用法。二、实验内容及步骤1、阅读并输入实验原理中介绍的例题程序，观察输出的数据和图形，结合基本原理理解每一条语句的含义。2、选择合适的窗函数设计FIR数字低通滤波器，要求：wp=0.2，Rp=0.05dB；ws=0.3，As=40dB。描绘该滤波器的脉冲响应、窗函数及滤波器的幅频响应曲线和相频响应曲线。分析：根据设计指标要求，并查表11-1，选择汉宁窗。程序清单如下：wp=0.2*pi;ws=0.3*pi;deltaw=ws-wp;N0=ceil(6.2*pi/deltaw);N=N0+mod(N0+1,2)%为实现FIR类型1偶对称滤波器，应确保N为奇数windows=(hanning(N))';wc=(ws+wp)/2;hd=ideal_lp(wc,N);b=hd.*windows;[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,1);n=0:N-1;dw=2*pi/1000;Rp=-(min(db(1:wp/dw+1)))%检验通带波动As=-round(max(db(ws/dw+1:501)))%检验最小阻带衰减subplot(2,2,1);stem(n,b);axis([0,N,1.1*min(b),1.1*max(b)]);title('实际脉冲响应');xlabel('n');ylabel('h(n)');subplot(2,2,2);stem(n,windows);axis([0,N,0,1.1]);title('窗函数特性');xlabel('n');ylabel('wd(n)');subplot(2,2,3);plot(w/pi,db);axis([0,1,-80,10]);title('幅度频率响应');xlabel('频率（单位：\pi）');ylabel('H(e^{j\omega})');set(gca,'XTickMode','manual','XTick',[0,wp/pi,ws/pi,1]);set(gca,'YTickMode','manual','YTick',[-50,-20,-3,0]);gridsubplot(2,2,4);plot(w/pi,pha);axis([0,1,-4,4]);title('相位频率响应');xlabel('频率（单位：\pi）');ylabel('\phi(\omega)');set(gca,'XTickMode','manual','XTick',[0,wp/pi,ws/pi,1]);set(gca,'YTickMode','manual','YTick',[-3.1416,0,3.1416,4]);grid程序运行结果如下：3、用凯塞窗设计一个FIR数字高通滤波器，要求：wp=0.3，Rp=0.1dB；ws=0.2，As=50dB。描绘该滤波器的脉冲响应、窗函数及滤波器的幅频响应曲线和相频响应曲线。分析：根据设计指标，查表11-1，应选择哈明窗。程序清单如下：wp=0.3*pi;ws=0.2*pi;deltaw=wp-ws;N0=ceil(6.1*pi/deltaw);N=N0+mod(N0+1,2)%为实现FIR类型1偶对称滤波器，应确保N为奇数windows=(haming(N))';wc=(ws+wp)/2;hd=ideal_lp(pi,N)-ideal_lp(wc,N);b=hd.*windows;[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,1);n=0:N-1;dw=2*pi/1000;Rp=-(min(db(wp/dw+1:501)))%检验通带波动As=-round(max(db(1:ws/dw+1)))%检验最小阻带衰减subplot(2,2,1);stem(n,b);axis([0,N,1.1*min(b),1.1*max(b)]);title('实际脉冲响应');xlabel('n');ylabel('h(n)');subplot(2,2,2);stem(n,windows);axis([0,N,0,1.1]);title('窗函数特性');xlabel('n');ylabel('wd(n)');subplot(2,2,3);plot(w/pi,db);axis([0,1,-40,2]);title('幅度频率响应');xlabel('频率（单位：\pi）');ylabel('H(e^{j\omega})');set(gca,'XTickMode','manual','XTick',[0,ws/pi,wp/pi,1]);set(gca,'YTickMode','manual','YTick',[-20,-3,0]);gridsubplot(2,2,4);plot(w/pi,pha);axis([0,1,-4,4]);title('相位频率响应');xlabel('频率（单位：\pi）');ylabel('\phi(\omega)');set(gca,'XTickMode','manual','XTick',[0,ws/pi,wp/pi,1]);set(gca,'YTickMode','manual','YTick',[-pi,0,pi]);grid4、选择合适的窗函数设计一个FIR数字带通滤波器，要求：fp1=3.5kHz，fp2=6.5kHz，Rp=0.05dB；fs1=2.5kHz，fs2=7.5kHz，As=60dB。滤波器采样频率Fs=20kHz。描绘该滤波器的脉冲响应、窗函数及滤波器的幅频响应曲线和相频响应曲线。程序清单如下：选择布莱克曼窗fp1=3500;fp2=6500;fs1=2500;fs2=7500;Fs=20000;ws1=fs1/(Fs/2)*pi;ws2=fs2/(Fs/2)*pi;wp1=fp1/(Fs/2)*pi;wp2=fp2/(Fs/2)*pi;deltaw=wp1-ws1;N0=ceil(11*pi/deltaw);N=N0+mod(N0+1,2)%为实现FIR类型1偶对称滤波器，应确保N为奇数windows=hanning(N);wc1=(ws1+wp1)/2;wc2=(ws2+wp2)/2;b=fir1(N-1,[wc1,wc2],windows);[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,1);n=0:N-1;dw=2*pi/20000;Rp=-(min(db(wp1/dw+1:wp2/dw+1)))%检验通带波动ws0=[1:ws1/dw+1,ws2/dw+1:501];%建立阻带频率样点数组As=-round(max(db(ws0)))%检验最小阻带衰减 5、选择合适的窗函数设计一个FIR数字带阻滤波器，要求：fp1=1kHz，fp2=4.5kHz，Rp=0.1dB；fs1=2kHz，fs2=3.5kHz，As=40dB。滤波器采样频率Fs=10kHz。描绘该滤波器的脉冲响应、窗函数及滤波器的幅频响应曲线和相频响应曲线。经分析选择汉宁窗三、.实验小结1、认真阅读实验原理。明确本次实验任务，读懂例题程序，了解实验方法。2、根据实验任务预先编写实验程序。3、预习思考题：列写用窗函数法设计FIR数字滤波器的基本方法，并写出不同方法设计低通、高通、带通、带阻滤波器的主要程序语句。