实验3用MATLAB窗函数法设计FIR滤波器.doc

实验10　 用MATLAB窗函数法设计FIR滤波器 一、实验目的 ㈠、 ㈡、实现设计的FIR数字滤波器，对信号进行实时处理。 二、实验原理 ㈠、运用窗函数法设计FIR数字滤波器 与IIR滤波器相比，FIR滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，很容易做到有严格的线性相位特性。设FIR滤波器单位脉冲响应长度为，其系统函数为 是的次多项式，它在平面上有个零点，原点是阶重极点。因此，永远是稳定的。稳定和线性相位特性是FIR滤波器突出的优点。 FIR滤波器的设计任务是选择有限长度的，使传输函数满足技术要求。主要设计方法有窗函数法、频率采样法和切比雪夫等波纹逼近法。本实验主要介绍用窗函数法设计FIR数字滤波器。 图7-10-1 例1 带通FIR滤波器特性 ㈡、 用MATLAB语言设计FIR数字滤波器 例1：设计一个24阶FIR带通滤波器，通带为0.35ω0.65。其程序如下 b=fir1(48,[0.35 0.65]); freqz(b,1,512) 可得到如图7-10-1 所示的带通FIR滤波器特性。由程序可知，该滤波器采用了缺省的Hamming窗。 例2：设计一个34阶的高通FIR滤波器，截止频率为0.48,并使用具有30dB波纹的Chebyshev窗。其程序如下 Window=chebwin(35,30); b=fir1(34,0.48,high,Window); freqz(b,1,512) 可得到如图7-10-2 所示的高通FIR滤波器特性。 图7-10-2 例2 高通FIR滤波器特性 例3：设计一个30阶的低通FIR滤波器，使之与期望频率特性相近，其程序如下 f=[0 0.6 0.6 1]; m=[1 1 0 0]; b=fir2(30,f,m); [h,w]=freqz(b,1,128); plot(f,m,w/pi,abs(h)) 结果如图7-10-3所示。 图7-10-3 例3 理想和实际滤波器特性 例4:使用Hamming窗设计一个50阶的FIR带通滤波器，通带为0.3ω0.7,试用绝对和相对两种形式显示其幅频特性。 w1=0.3;w2=0.7;n=50; Window=hamming(n+1); b=fir1(n,[w1 w2],Window); [h,w]=freqz(b,1); GB=real(20*log10(h)); subplot(2,1,1);plot(w/pi,abs(h),linewidth,2 ); set(gca,XTickMode,manual,XTick,[0,1]); set(gca,YTickMode,manual,YTick,[0.0032,0.5,0.707,0.8913,1]); axis([0 ,1.0, -0.1, 1.2]);legend(|H(jω)|-ω); subplot(2,1,2);plot(w/pi,GB,linewidth,2); set(gca,XTickMode,manual,XTick,[0,1]); set(gca,YTickMode,manual,YTick,[-150,-100,-50,-1]); axis([0 ,1.0, -150, 10]);legend(G(dB)-ω); 结果如图7-10-4所示。 图7-10-4 例4FIR带通滤波器幅频特性 三、实验任务 ㈠、用窗函数法辅助设计FIR数字滤波器。 1.试用fir2设计一个32阶的FIR低通滤波器，通带为0.4ω，并将它与期望频率特性 * 加矩形窗，并显示这个滤波器的幅频特性和相频特性。 2.试用fir1设计以上条件的FIR低通滤波器，其中请分别使用矩形窗、三角窗、哈明窗、汉宁窗、布莱克曼窗，观察其滤波器响应特性。 3.试用fir1设计一个16阶的FIR带阻滤波器，阻带为0.25ω0.75，请分别观察用矩形窗、三角窗、哈明窗、汉宁窗、布莱克曼窗实现滤波器响应特性的情况。 ㈡、用硬件系统实现FIR数字滤波器 1．用硬件系统实现㈠、2中设计的FIR低通数字滤波器，用示波器观察其设计结果，并与MATLAB中显示的结果相比较。 2．用硬件系统实现㈠、3中设计的FIR带通数字滤波器，用示波器观察其设计结果，并与MATLAB中显示的结果相比较。 注：具体操作方法参考实验5。 ㈢、试用fir1设计一个n=38的FIR带通滤波器，通带为0.4ω0.6, 1．要求使用具有50dB波纹的切比雪夫窗，观察其滤波器响应特性。 *2．试用绝对和相对两种形式显示其幅频特性。 四、实验预习 ㈠、仔细阅读实验原理部分，了解MATL