MATLAB结合矩形窗设计FIR滤波器.doc

通信专业课程设计一 太原科技大学 课 程 设 计（论 文） 设计(论文)题目：MATLAB结合矩形窗设计FIR滤波器 姓 名__ _ 学 号___ 班 级__ 学 院__ _ 指导教师________ 2011年 1 月 17 日 太原科技大学课程设计（论文）任务书 学院（直属系）：电子信息工程学院 时间：2010年12月31日 学 生 姓 名 指 导 教 师 设计（论文）题目 MATLAB结合矩形窗设计FIR滤波器 主要研 究内容 1、了解基于矩形窗的FIR滤波器的原理、方法、性能。 设计出。 分析波形，并能与理论分析结果进行对比。产生一个连续信号，包含低频，中频，高频分量，对其进行采样，进行频谱分析，对信号进行滤波处理摘要 II 第1章 绪论 - 1 - 第2章 FIR滤波器设计原理 - 2 - 2.1 FIR滤波器 - 2 - 2.2窗函数 - 2 - 2.3矩形窗 - 3 - 第3章 仿真设计与结果分析 - 5 - 3.1设计流程图 - 5 - 3.2产生原始信号并分析频谱 - 6 - 3.3使用矩形窗设计不同特性的数字滤波器 - 8 - 3.4 信号滤波处理 - 10 - 3.5 结果分析 - 14 - 第4章 总结 - 17 - 参考文献 - 17 - 附录 - 18 - MATLAB结合矩形窗设计FIR滤波器 摘要 MATLAB是矩阵实验室(Matrix　Laboratory)之意。具备卓越的数值计算能力，还提供了专业水平的符号计算，文字处理，可视化建模仿真和实时控制等功能。产生一个连续信号，包含低频，中频，高频分量，对其进行采样，进行频谱分析，对信号进行滤波处理产生一个连续信号，包含低频，中频，高频分量，对其进行采样，进行频谱分析，对信号进行滤波处理 第2章 FIR滤波器设计原理 2.1 FIR滤波器 FIR滤波器的数学表达式为 ：? （2-1） 式中：N为FIR滤波器的抽头数；x(n)为第n时刻的输入样本；h(i)为FIR滤波级抽头系数。普通的直接型FIR滤波器结构如图所示。 图2.1卷积码编码器的一般形式 在自适应处理、数据通信等领域中往往要求信号在传输过程中不能有明显的相位失真，FIR滤波器可以做到线性相位满足此要求。FIR滤波器实质上是一个分节的延迟线，把每一节的输出加权累加，得到滤波器的输出。对于FIR滤波器的单位脉冲响应h(i)只要满足以下2个条件之一，则为线性相位滤波器。? (2-2) 线性相位的FIR滤波器具有中心对称的特性，其对称中心在N/2处。FIR滤波器的结构主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈。并且FIR滤波器很容易获得严格的线性相位特性，避免被处理信号产生相位失真。而线性相位体现在时域中仅仅是h( n)在时间，这个特点在图像信号处理、数据传输等波形传递系统中是非常重要的。此外，他不会发生阻塞现象，能避免强信号淹没弱信号，因此特别适合信号强弱相差悬殊的情况。其主要的不足之处是，其较好的性能是以较高的阶数为代价换来的。因此，在保证相同性能的前提下，努力降低其阶数是FIR数字滤波器设计的重要因素之一。FIR滤波器的设计方法有窗函数法、频率取样法和最优化设计法。其中窗函数法是设计FIR滤波器最简单有效的方法，也是最常用的方法。在本设计中，所用到的滤波器的系数都是借助于窗函数法完成的。窗函数设计法是一种通过截短和计权的方法使无限长非因果序列成为有限长脉冲响应序列的设计方法。利用加窗函数进行截断和平滑，实现一个物理可实现且具有线性相位的FIR滤波器的设计目的。?FIR滤波器的窗函数法设计过程为： （2-3） 式中：Hd(ejΩ)为逼近的理想滤波器频率响应；hd(k)为理想滤波器的单位脉冲响应，是无限长序列。为获取实际应用的FIR滤波，需将hd(k)截断，用有限长的h(k)近似表示，用窗函数可以避免吉布斯现象h(k)=hd(k)ω(k)，最后得到实际FIR滤波的频率响应H(ejΩ)。?设计常用的窗函数有矩形窗、汉宁窗、海明窗、凯撒窗等。是一种的窗，本设计选择实现在MATLAB下，这些窗函数分别为： 1．矩形窗：w=boxcar(n)，产生一个n点的矩形窗函数。 2．三角窗：w=triang(n)，产生一个n点的三角窗函数。．汉明窗：w=hamming(n)，产生一个n点的汉明窗函数。 ．汉宁窗：w=hanning(n)，产生一个n点的汉宁窗函数。 ．布莱克曼窗：w=Blackman(n),产生一个n点的布莱克曼窗函数。．凯泽窗：w=Ka