DSP数字信号处理实验报告FIR滤波器设计与实现
《DSP数字信号处理实验报告FIR滤波器设计与实现》由会员分享,可在线阅读,更多相关《DSP数字信号处理实验报告FIR滤波器设计与实现(13页珍藏版)》请在装配图网上搜索。
1、数字信号处理基于哈明窗的FIR数字滤波器的设计DSP实验报告 FIR滤波器设计与实现一、实验目的(1) 通过实验巩固FIR滤波器的认识和理解。(2) 熟练掌握FIR低通滤波器的窗函数设计方法。(3) 理解FIR的具体应用。二、实验内容在通信、信息处理以及信号检测等应用领域广泛使用滤波器进行去噪和信号的增强。FIR滤波器由于可实现线性相位特性以及固有的稳定特征而等到广泛应用,其典型的设计方法是窗函数设计法。设计流程如下:(1)设定指标:截止频率fc,过渡带宽度f,阻带衰减A。(2)求理想低通滤波器(LPF)的时域响应hd(n)。(3)选择窗函数w(n),确定窗长N。(4)将hd(n)右移(N-1
2、)/2点并加窗获取线性相位FIR滤波器的单位脉冲响应h(n)。(5)求FIR的频域响应H(e),分析是否满足指标。如不满足,转(3)重新选择,否则继续。(6)求FIR的系统函数H(z)。(7)依据差分方程由软件实现FIR滤波器或依据系统函数由硬件实现。实验要求采用哈明窗设计一个FIR低通滤波器并由软件实现。哈明窗函数如下:w(n)=0.54-0.46cos(),0nN-1;设采样频率为fs=10kHz。实验中,窗长度N和截止频率fc应该都能调节。具体实验内容如下:(1)设计FIR低通滤波器(FIR_LPF)(书面进行)。(2)依据差分方程编程实现FIR低通滤波器。(3)输入信号x(n)=3.0
3、sin(0.16)+cos(0.8)到fc=2000Hz,N=65的FIR_LPF,求输出信号y(n),理论计算并画出0ffs范围输入信号x(n)和输出信号y(n)的幅度谱,标出峰值频率,观察滤波器的实际输出结果,分析其正确性。(4)输入信号x(n)=1.5sin(0.2)-cos(0.4)+1.2sin(0.9)到fc=1100Hz,N=65的FIR_LPF,求输出信号y(n),理论计算并画出0ffs范围输入信号x(n)和输出信号y(n)的幅度谱,标出峰值频率,观察滤波器的实际输出结果,分析其正确性。(5)输入信号x(n)=1.5sin(0.2)-cos(0.4)+1.2sin(0.9)到f
4、c=2100Hz,N=65的FIR_LPF,求输出信号y(n),理论计算并画出0ffs范围输入信号x(n)和输出信号y(n)的幅度谱,标出峰值频率,观察滤波器的实际输出结果,分析其正确性。(6)输入信号x(n)=1.5sin(0.2)-cos(0.4)+5.0sin(0.9)到fc=1100Hz,N=65的FIR_LPF,求输出信号y(n),理论计算并画出0ffs范围输入信号x(n)和输出信号y(n)的幅度谱,标出峰值频率,观察滤波器的实际输出结果,分析其正确性。(7)输入信号x(n)=1.5sin(0.2)-cos(0.4)+1.2sin(0.9)到fc=1990Hz,N=65的FIR_LP
5、F,求输出信号y(n),理论计算并画出0ffs范围输入信号x(n)和输出信号y(n)的幅度谱,标出峰值频率,观察滤波器的实际输出结果,分析其正确性。三、实验分析如果采用哈明窗函数设计因果线性相位低通滤波器FIR,所设计的FIR低通滤波器单位脉冲响应h(n)如式。h(n)=hd(n)w(n)=,0nN-1如果输入函数为x(n),则y(n)=x(n)*h(n)。四、实验结果(1)MATLAB 程序如下:function FIR = fir(fc,N,A,a,B,b,C,c)%窗函数设计n = 0 : N-1; %窗函数、LPF的横坐标fs = 10000; %采样频率10KHZwc = 2 * p
6、i * fc/fs;hd = n;for k = 1 : (N-1)/2 hd(k) = sin(wc * (k-1-(N-1)/2) ./ ( pi *(k-1-(N-1)/2); %LPF纵坐标endfor k =(N-1)/2 + 2 : N hd(k) = sin(wc * (k-1-(N-1)/2) ./ ( pi *(k-1-(N-1)/2); %LPF纵坐标endhd(N-1)/2+1) = wc/pi;wn = 0.54 - 0.46*cos(2*pi*n/(N-1); %哈明窗窗函数hn = hd .* wn; %FIR滤波器时域表达式%窗函数频谱w = 0 : 0.001*
7、pi :0.999* pi;W = 0:999;for k = 1 : 1000; W(k) = 0; n = 1; while(n N+1) W(k) = hd(n) * exp(-j*k*pi/1000*n)+ W(k); n = n + 1; endend%输入频谱n = 0 : 999;x = A * sin ( a * pi * n ) + B * cos ( b * pi * n) + C* sin ( c * pi * n );X = x;s = 0;for k = 1 : 1000 X(k) = 0; n = 1; while( n 1001) X(k) = X(k) + x(
8、n) * exp(-j * 2* pi *(k-1)*(n-1)/1000); n = n + 1; end if k 500 if s abs(X(k)& (s = abs(X(k) s = abs(X(k); m = k - 1; end endendY = X .* W;t = 0 : N-1; %过渡变量k = 0 : 0.002 * pi : 1.998 *pi;subplot(4,1,1); %图1plot(t,hn); %窗函数时域图subplot(4,1,2); %图2plot(k/2,20*log10(abs(W); %窗函数频谱图subplot(4,1,3); %图3plo
9、t(k,abs(X),.-); %输入函数频谱图subplot(4,1,4); plot(k,abs(Y),.-);f = m /1000 * fssend (3) x(n)=3.0sin(0.16)+cos(0.8)当f=800Hz时,峰值为1500(4) x(n)=1.5sin(0.2)-cos(0.4)+1.2sin(0.9)当f=1000Hz时,峰值为750(5) x(n)=1.5sin(0.2)-cos(0.4)+1.2sin(0.9)当f=1000Hz时,峰值为750(6) x(n)=1.5sin(0.2)-cos(0.4)+5.0sin(0.9)当f=4500Hz时,峰值为250
10、0(7) x(n)=1.5sin(0.2)-cos(0.4)+1.2sin(0.9)当f=1000Hz时,峰值为750五、思考题1、当哈明窗长度N比65小(32)或大(129)的话,实验结果如何变化?(1)当N=32时A:x(n)=3.0sin(0.16)+cos(0.8) B:x(n)=1.5sin(0.2)-cos(0.4)+1.2sin(0.9)C:x(n)=1.5sin(0.2)-cos(0.4)+1.2sin(0.9)D:x(n)=1.5sin(0.2)-cos(0.4)+5.0sin(0.9)E x(n)=1.5sin(0.2)-cos(0.4)+1.2sin(0.9)(2)当N=
11、129时A:x(n)=3.0sin(0.16)+cos(0.8) B:x(n)=1.5sin(0.2)-cos(0.4)+1.2sin(0.9)C:x(n)=1.5sin(0.2)-cos(0.4)+1.2sin(0.9)D:x(n)=1.5sin(0.2)-cos(0.4)+5.0sin(0.9)E x(n)=1.5sin(0.2)-cos(0.4)+1.2sin(0.9)2、当采用矩形窗的话,实验(3)(4)的结果是怎样的?矩形窗设计的FIR低通滤波器的单位脉冲响应为:h(n)=hd(n)w(n)= ,0nN-1(4)x(n)=3.0sin(0.16)+cos(0.8)(5)x(n)=1.5sin(0.2)-cos(0.4)+1.2sin(0.9)六、总结通过本次实验,我了解了FIR滤波器的设计与实现,熟悉MATLAB这一软件的应用。通过实践来巩固书本上的知识。
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 装配图网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。