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有限冲击响应FIR 滤波器的设计
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2010-05-12
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一、设计目的1,掌握数字滤波器的设计过程;2,了解FIR 的原理和特性;3,熟悉设计FIR 数字滤波器的原理和方法;4 ,学习FIR 滤波器的DSP 实现原理;5 ,学习使用ccs 的波形观察窗口观察输入、输出信号波形和频谱变化情况。二、设计内容 1 通过MATLAB 来设计一个低通滤波器,对它进行模拟仿真确定FIR 滤波器系数; 2 用DSP 汇编语言及C 语言进行编程,实现FIR 运算,对产生的合成信号,滤除信号中高频成分,观察滤波前后的波型变化.
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设计一有限冲击响应 FIR 滤波器的设计
一、设计目的
,掌握数字滤波器的设计过程;
,了解 的原理和特性;
,熟悉设计 数字滤波器的原理和方法;
,学习 滤波器的 实现原理;
,学习使用 的波形观察窗口观察输入、输出信号波形和频谱变化情况。
二、设计内容
通过 来设计一个低通滤波器,对它进行模拟仿真确定 滤波器
系数;
用 汇编语言及 语言进行编程,实现 运算,对产生的合成信号,
滤除信号中高频成分,观察滤波前后的波型变化.
三、设计原理
滤波器就是在时间域或频域内,对已知激励产生规定响应的网络.使其能够
从信号中提取有用的信号,抑制并衰减不需要的信号,滤波器的设计实质上就
是对提出的要求给出相应的性能指标.再通过计算,使物理可实现的实际滤波
器响应特性逼近给出的频率响应特性。
数字滤波器是一种非递归系统,其传递函数为:
!
由此可得到系统的差分方程为
y(n ) = h ( i ) x ( n -i)
其激响应 h(n)是有限长序列,它其实就是滤波器系数向量 b ( n ) , N 为
FIR 滤波器的阶数.
在数字信号处理应用中往往需要设计线性相位的滤波器,FIR 滤波器在保
证幅度特性满足技术要求的同时,易做到严格的线性相位特性。为了使滤波器
满足线性相位条件,要求其单位脉冲响应 h(n)为实序列,且满足偶对称或奇对
称条件,即 h ( n )=h(N-1-n)或 h(n)=h(N-1-n)。这样,当 N 为偶数时,偶对称线
性相位 讯滤波器的差分方程表达式为
h ( i ) (x ( n -i)+x(N-1-n-i))
由上可见,滤波器不断地对输入样本 " 延时后,再做乘法累加算法,
将滤波器结果 # 输出。因此,实际上是一种乘法累加运算。而对于线性
相位 而言,利用线性相位 滤波器系数的对称特性,可以采用结构精简
的 结构将乘法器数目减少一半。
应用 设计 滤波器的主要任务就是根据给定的性能指标设计一
个 ,使其逼近这一指标,进而计算并确定滤波器的系数 ,再将所
设计滤波器的幅频响应、相频响应曲线作为输出,与设计要求进行比较,对设
计的滤波器进行优化,设计完成之后将得到 滤波器的单位冲激响应序列 $
)的各个参数值。
四、MATLAB 设计 FIR 滤波器的方法
滤波器最大的优点就是在满足幅频特性的同时,还可以获得严格的线性
相位特性,这使得它在语音处理、图像处理等要求高保真的数字信号处理中显
得十分重要。设计 滤波器主要有窗函数法、最优化设计法及约束最小二乘
法等设计方法。用 设计 数字滤波器方法有很多种,最常用的有
窗函数设计方法、最优化设计方法等。
1 窗函数设计方法
窗函数法一般是基于直接程序设计法来设计标准频率响应的,可实现加窗线
性相位 数字滤波器设计。%& 是用来设计标准频率响应的基于窗函数的
滤波器函数,可实现加窗线性相位 数字滤波器的设计,使用 '&(函数
可设计标准的低通、高通、带通和带阻四种滤波器;'& 是用来设计有任意频
率响应的各种加窗 滤波器函数。
利用 '&(和 '&两种函数可以设计有任意频率响应的各种加窗 滤波器.
滤波器系数包含在返回值 中,可表示为
)
!
)*) )
!
'&函数的使用格式有以下几种:
b=r(n,Wn),可得到低通滤波器;参数 为滤波器的阶数+, 为滤波器的
截止频率:其中,-<, < ., 相当于 -/0.当 , 1,,2时,
为带通滤波器,其通带为 3(<,<3,3/3 分别为通带的下限频率和上限
频率.
b=r1(n,Wn,’ftype’),当 04#56$%7$时,可设计高通滤波器;当
04#56485 时,可设计带阻滤波器‘
b = rl (n,Wn window ),参数 3% 983用来指定的窗函数类型,默认
值为 $:;;% 7窗,参数可以使用的窗口函数有 8":&、$:;;% 7
、(:<;: 、<:%6&和 $63% /
b=rl ( n , wn, ftype, window ),04#56 参数用来决定滤波器的类型:
参数 3% 983 用来指定所使用的窗函数类型
这里需要注意的是,用 '&(函数设计高通和低通池波器时,所使用的阶数
为偶数,当输入的阶数 为奇数时.'&(函数会自动将阶数增加 形成偶数。
'&函数的使用格式有以下几种:
b = r2 ( n ,f,m },参数 为滤波器的阶数.
b = r2 ( n ,f,m ,window) ,参数 0为频率点矢量,0属于[-,(2,
对应于 -/0/矢量 0按升序排列,且第一个元素必须为 -,最后一个必须为 (
,并可以包含重复的频率点
b = r2 ( n ,f,m ,npt ),参数 ;为幅度点矢量,在矢量 ;中包含了与
0相对应的期望得到的滤波器幅度
b = r2 (n ,f,m ,npt,window ),参数 3% 983 用来指定所使用的
窗函数类型,其默认为汉明$:;;% 7)窗.
b = r2 (n ,f,m ,npt,lap),参数 54用来指定 '& 函数对频率响应
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资源评论
- 吴迪leoISEE2014-07-04可以使用的。。。不错!
- linsiyuan2014-07-10和学校实验差不多,感觉可以直接拿来用了,好开心啊。。
jerrychen1988
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