基于matlab的fir濾波器的設計課程設計-展示頁
2025-07-02 15:47本頁面
【正文】 用矩形窗設計的FIR低通濾波器，所設計濾波器的幅度函數(shù)在通帶和阻帶都呈現(xiàn)出振蕩現(xiàn)象，且最大波紋大約為幅度的9%，這個現(xiàn)象稱為吉布斯（Gibbs）效應。要想得到一個因果的有限長的濾波器h(n)，最直接的方法是截斷，即截取為有限長因果序列，并用合適的窗函數(shù)進行加權作為FIR濾波器的單位脈沖響應。以低通線性相位FIR數(shù)字濾波器為例。5 種窗函數(shù)性能比較窗類型 旁瓣峰值 主瓣峰值 最小阻帶衰減矩形窗13dB4π/M21dB三角窗25dB8π/M25dB漢寧窗31dB8π/M44dB海明窗41dB8π/M53dB凱澤窗57dB12π/M74dB用窗函數(shù)設計FIR濾波器的基本方法設計思想：從時域從發(fā)，設計逼近理想。I0(本設計中的窗函數(shù)法比較簡單，可應用現(xiàn)成的窗函數(shù)公式，在技術指標要丌高的時候是比較靈活方便的。FIR 濾波器具有嚴格的相位特性，返對于詫音信號處理和數(shù)據(jù)傳輸是很重要的前 FIR濾波器的設計方法主要有三種：窗函數(shù)法、頻率取樣法和切比雪夫等波紋逼近的最優(yōu)化設計方法。FIR 濾波器的簡介和原理FIR數(shù)字濾波器的特點(與IIR數(shù)字濾波器比較)： 優(yōu)點 ：（1）很容易獲得嚴格的線性相位， 的信號 產(chǎn)生相位失真，這一特點在 寬頻帶信 號處理、陣 列信號處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)认到y(tǒng)中 非常重要；（2 ）可得到多帶幅頻特性；（3 ）極點全部在原點（永遠穩(wěn)定），無穩(wěn)定 性問題；（4 ）任何一個非因果的有限長序列，總可以通過一 定的延時，轉(zhuǎn)變?yōu)橐蚬蛄校?所以因果性總是滿足；（5）無反饋運算，運算誤差小。(2) 熟悉線性相位FIR數(shù)字濾波器的特性。FIR濾波器系數(shù)計算較為繁瑣，在設計時借助Matlab工具箱，選擇合適的窗函數(shù)，可以方便地計算濾波器系數(shù)，并分析其幅頻、相頻特性。在實際信號處理中，往往要求系統(tǒng)兼具實時性和靈活性，而已有的一些軟件或硬件實現(xiàn)方案(如DSP)則難以同時達到這兩方面的要求。該方法為快速、 高效地設計 FIR 濾波器提供了一個可靠而有效的途徑。給出了在 MATLAB 環(huán)境下, 用窗函數(shù)法設計 FIR 濾波器的過程和設計實例。課程設計報告題 目 基于MATLAB的FIR濾波器的設計 學 院 信 息 工 程 學 院 專 業(yè) 電子信息工程 摘要數(shù)字濾波技術是數(shù)字信號處理的一個重要組成部分, 濾波器的設計是信號處理的核心問題之一。根據(jù) FIR 濾波器的原理, 提出了 FIR 濾波器的窗函數(shù)設計法, 并對常用的幾種窗函數(shù)進行了比較。仿真結果表明,設計的 FIR 濾波器的各項性能指標均達到了指定要求, 設計過程簡便易行。FIR數(shù)字濾波器以其良好的線性特性被廣泛應用于現(xiàn)代電子通信系統(tǒng)中，是數(shù)字信號處理的重要內(nèi)容之一。使用具有并行處理特性的FPGA來實現(xiàn)FIR濾波器，既有很強的實時性，又兼顧了靈活性，為數(shù)字信號處理提供了一種很好的解決方案。設計目的(1) 掌握用窗函數(shù)法設計FIR數(shù)字濾波器的原理與方法。(3) 了解各種窗函數(shù)對濾波特性的影響。缺點：（1）因為無極點，要獲得好的過渡帶特性，需以較高的階數(shù)為代價；（2）無法利用模擬濾波器的設計結果，一般無解析設計公式，要借助計算機輔助設計程序完成。常用的是窗函數(shù)法和切比雪夫等波紋逼近的最優(yōu)化設計法。 如果 FIR 濾波器的 h(n)為實數(shù), 而且滿足以下任意條件, 濾波器就具有準確的線性相位, 第一種：偶對稱，h(n)=h(N1n)， φ (ω)=(N1) ω /2 第二種：奇對稱，h(n)=h(N1n), φ(ω)=(N1) ω /2 +pi/2 對稱中心在n=(N1)/2處, 根據(jù)以上對稱條件，可以將FIR濾波器分為4種： h(n), evenly symmetric, odd N h(n), evenly symmetric, even N, 3 h(n), oddly sym
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