计算机学院乔丽红,用巴特莱特窗函数法设计数字FIR带通滤波器dsp课程设计.doc...

课 程 设 计

课程设计名称：数字信号处理课程设计

专 业 班 级 ： 电信

学 生 姓 名 ：

学 号 ：

指 导 教 师 ： 乔丽红

课程设计时间： 6.16-6.20

电子信息工程 专业课程设计任务书

学生姓名

专业班级

学号

题 目

用巴特莱特窗函数法设计数字FIR带通滤波器

课题性质

其他

课题来源

自拟

指导教师

乔丽红

同组姓名

主要内容

用巴特莱特窗函数法设计一个数字FIR带通滤波器，要求通带边界频率为400Hz，500Hz，阻带边界频率为350Hz，550Hz，通带最大衰减1dB，阻带最小衰减40dB，抽样频率为2000Hz，用MATLAB画出幅频特性，画出并分析滤波器传输函数的零极点；

信号经过该滤波器，其中450Hz，600Hz，滤波器的输出是什么？用Matlab验证你的结论并给出的图形。

任务要求

1．掌握用巴特莱特窗函数法设计数字FIR带通滤波器的原理和设计方法。

2．掌握用Kaiser方程估计FIR数字滤波器长度的方法。

3．求出所设计滤波器的Z变换。

4．用MATLAB画出幅频特性图并验证所设计的滤波器。

参考文献

1、程佩青著，《数字信号处理教程》，清华大学出版社，2001

2、Sanjit K. Mitra著，孙洪，余翔宇译，《数字信号处理实验指导书(MATLAB版)》，电子工业出版社，2005年1月

3、郭仕剑等，《MATLAB 7.x数字信号处理》，人民邮电出版社，2006年

4、胡广书，《数字信号处理 理论算法与实现》，清华大学出版社，2003年

审查意见

指导教师签字：

教研室主任签字： 2014 年06 月 12 日

说明：本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计(论文)首页

一　需求分析和设计内容

数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础，同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。现如今随着电子设备工作频率范围的不断扩大，电磁干扰也越来越严重，接收机接收到的信号也越来越复杂。为了得到所需要频率的信号，就需要对接收到的信号进行过滤，从而得到所需频率段的信号，这就是滤波器的工作原理。对于传统的滤波器而言，如果滤波器的输入，输出都是离散时间信号，则该滤波器的冲激响应也必然是离散的，这样的滤波器定义为数字滤波器。它通过对采样数据信号进行数学运算来达到频域滤波的目的.

滤波器在功能上可分为四类，即低通(LP)、高通(HP)、带通(BP)、带阻(BS)滤波器等，每种又有模拟滤波器(AF)和数字滤波器(DF)两种形式。对数字滤波器，从实现方法上，具有有限长冲激响应的数字滤波器被称为FIR滤波器，具有无限长冲激响应的数字滤波器被称为IIR滤波器。

FIR数字滤波器的主要优点有：一、具有严格的线性相位特性；二、不存在稳定性问题；三、可利用DFT来实现。这些优点使FIR数字滤波器得到了广泛应用。窗函数法是一种设计FIR数字滤波器的基本方法，但它不是最佳设计方法，在满足同样设计指标的情况下，用这种方法设计出的滤波器的阶数通常偏大。在窗函数法的基础上，以所定义的逼近误差最小为准则来进行优化设计的算法，由于其中的逼近误差可根据不同的设计要求进行定义，故此算法适应性强，它既可用于设计选频型滤波器，又适用于非选频型滤波器的设计。常用的窗函数有矩形窗函数、巴特莱特窗函数、三角窗函数、汉宁(Hann)窗函数、海明(Hamming)窗函数、布莱克曼(Blackman)窗函数、凯塞(Kaiser)窗函数等。本设计通过MATLAB软件对FIR型滤波器进行理论上的实现，利用巴特莱特窗函数设计数字FIR带通滤波器。FIR系统不像IIR系统那样易取得较好的通带和阻带衰减特性,要取得较好的衰减特性,一般要求H(z)阶次要高,也即M要大。FIR系统有自己突出的优点：系统总是稳定的;易实现线性相位;允许设计多通带(或多阻带)滤波器,后两项都是IIR系统不易实现的。FIR数字滤波器的设计方法有多种,如窗函数设计法、频率采样法和Chebyshev逼近法等。随着Matlab软件尤其是Matlab的信号处理工作箱的不断完善,不仅数字滤波器的计算机辅助设计有了可能,而且还可以使设计达到最优化。本实验的数字滤波器的MATLAB实现是指调用MATLAB信号处理工具箱函数filter对给定的输入信号x(n)进行滤波，得到滤波后的输出信号y(n)。

用巴特莱特窗函数法设计一个数字FIR带通滤波器，要求通带边界频率为400Hz，500Hz，阻带边界频率为350Hz，550Hz，通带最大衰减1dB，阻带最小衰