基于Kaiser的FIR数字滤波器设计报告书.docx
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基于Kaiser的FIR数字滤波器设计报告书.docx
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基于Kaiser的FIR数字滤波器设计报告书
课程设计
课程设计名称:
基于Kaiser窗的FIR数字低通
滤波器设计
专业班级:
电信1003班
学生姓名:
董成成
学号:
201046830509
指导教师:
李相国
课程设计时间:
2013年6月
电子信息工程专业课程设计任务书
学生姓名
董成成
专业班级
电信1003班
学号
201046830509
题目
基于Kaiser窗的FIR数字低通滤波器设计
课题性质
工程技术研究
课题来源
自拟课题
指导教师
李相国
同组姓名
主要内容
设计一个具有如下性能指标的FIR数字低通滤波器:
=0.25
,
=0.4
,
=0.01,
=0.001;窗函数为Kaiser窗;分析最后设计结果性能。
任务要求
1.温习窗函数法设计数字FIR滤波器的原理和设计方法;
2.求出最后所设计出的滤波器冲激响应系数;
3.绘制所设计滤波器的增益响应曲线。
参考文献
[1]胡广书.数字信号处理—理论、算法与实现[M].北京:
清华大学出版社,1997.
[2]R.Lyons.UnderstandingDigitalSignalProcessing[M].2nded.PrenticeHallPTR.,2004.
[3]A.V.奥本海姆,R.W.谢弗andJ.R.巴克.离散时间信号处理[M].第二版.西安交通大学出版社,2001.
[4]S.K.Mitra.DigitalSignalProcessing:
AComputer-BasedApproach[M].3rded.McGraw-Hill,2005.
审查意见
指导教师签字:
教研室主任签字:
年月日
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
1需求分析
基于Kaiser窗的FIR低通滤波器是利用Kaiser函数截取无限冲击响应h(n),最后利用函数freqz得到加窗后的滤波器的幅频响应和相频响应。
2概要设计
(1)代入参数值,计算
、
、
、
、M的值:
omegap=0.25*pi;omegas=0.4*pi;deltap=0.01;deltas=0.001;
omegac=(omegap+omegas)/2;
deltaomega=omegas-omegap;
As=-20*log10(deltas);
beta=0.1102*(As-8.7);
M=ceil((As-8)/(2.285*deltaomega));
(2)定义定义域,Kaiser函数求得
,截取冲击响应h(n)得出滤波器时域值h,并求其频域特性:
n=0:
M;
p=M/2;
wk=kaiser(M+1,beta);
h=(sin(omegac*(n-p))./(pi*(n-p+eps))).*wk';
[H,w]=freqz(h,1);
(3)定义定义域,画滤波特性
Nc=fix(omegac/(pi/length(w)));
>>Hd=[ones(1,Nc),zeros(1,length(w)-Nc)];
>>N=length(h);L=N/2;
>>b=2*(h(L:
-1:
1));k=[1:
1:
L];k=k-0.5;w1=[0:
1:
511]'*pi/512;
>>A2=cos(w1*k)*b';
>>E=Hd-A2';
>>subplot(3,1,1)
>>stem(n,h,'fill','MarkerSize',2)
>>axis([0,N,-0.1,0.5])
>>subplot(3,1,2)
>>plot(w,20*log10(abs(H)))
>>axis([0pi-10010])
>>subplot(3,1,3)
>>plot(w,E)
>>axis([0pi-0.0010.001])
3运行环境
Window2003系统和Win7系统
4开发工具和编程语言
Matlab软件、Matlab语言
5详细设计
>>clear;
----【清除变量】----------------------------------
omegap=0.25*pi;omegas=0.4*pi;deltap=0.01;deltas=0.001;
omegac=(omegap+omegas)/2;
deltaomega=omegas-omegap;
-----【利用
计算得出
和
】----------
As=-20*log10(deltas);
beta=0.1102*(As-8.7);
M=ceil((As-8)/(2.285*deltaomega));
----【利用
算得
、
和阶数M】------------------------------------------------
n=0:
M;
p=M/2;
wk=kaiser(M+1,beta);
h=(sin(omegac*(n-p))./(pi*(n-p+eps))).*wk';
--------【根据Kaiser函数求得
,截取冲击响应
得到
滤波器时域表达式】-----------------------------------------
[H,w]=freqz(h,1);
-------【利用frez函数求出滤波器频域的表达式】----------------------------------------
Nc=fix(omegac/(pi/length(w)));
>>Hd=[ones(1,Nc),zeros(1,length(w)-Nc)];
>>N=length(h);L=N/2;
>>b=2*(h(L:
-1:
1));k=[1:
1:
L];k=k-0.5;w1=[0:
1:
511]'*pi/512;
>>A2=cos(w1*k)*b';
>>E=Hd-A2';
>>subplot(3,1,1)
>>stem(n,h,'fill','MarkerSize',2)
>>axis([0,N,-0.1,0.5])
>>subplot(3,1,2)
>>plot(w,20*log10(abs(H)))
>>axis([0pi-10010])
>>subplot(3,1,3)
>>plot(w,E)
>>axis([0pi-0.0010.001])
----------【定义定义域,画滤波特性,所利用的函数有:
fix取整函数,ones生成全1矩阵,zeros生成全零矩阵,subplot画子图,plot画图函数,axis函数规定横纵坐标范围】---------------------------------
6调试分析
此次课程设计没有调用子函数,整个程序实现得出基于Kaiser窗函数的滤波特性,在编写的过程中,通过查阅Matlab书籍和数字信号处理教科书,不断完善,不断修改,得到理想的实验结果。
7测试结果
参考文献
[1]胡广书.数字信号处理—理论、算法与实现[M].北京:
清华大学出版社,1997.
[2]R.Lyons.UnderstandingDigitalSignalProcessing[M].2nded.PrenticeHallPTR.,2004.
[3]A.V.奥本海姆,R.W.谢弗andJ.R.巴克.离散时间信号处理[M].第二版.西安交通大学出版社,2001.
[4]S.K.Mitra.DigitalSignalProcessing:
AComputer-BasedApproach[M].3rded.McGraw-Hill,2005.
心得体会
通过本次课程设计,又加深了对软件Matlab的使用以及其中函数的熟悉,最重要的是学习了如何利用窗函数法设计FIR滤波器,从自己的基于Kaiser窗函数的FIR低通滤波器的设计,知道如何实现FIR的滤波器的设计;同样,高通,带通设计思路也会很清晰,以及牵涉到利用其它窗函数,和IIR滤波器设计,相信经过自己的慢慢学习,也会设计出来。
因此,自己通过这次课程设计,收获颇为丰富。
信息科学与工程学院课程设计成绩评价表
课程名称:
数字信号处理
设计题目:
基于Kaiser窗的FIR数字低通滤波器设计
专业:
电子信息工程班级:
1003班姓名:
董成成学号:
201046830509
序号
评审项目
分数
满分标准说明
1
内容
思路清晰,语言表达准确,概念清楚,论点正确;设计方法科学,分析归纳合理;结论严谨,设计有应用价值。
任务饱满,工作量适中
2
创新
内容新颖,设计能反映新技术,对前人工作有改进或突破,或有独特见解
3
完整性、实用性
整体构思后合理,理论依据充分,设计完整,实用性强
4
数据准确、可靠
数据准确,算法设计合理
5
规范性
设计格式、绘图、实验数据、标准的运用等符合有关标准和规定
6
纪律性
遵守课程设计纪律,听从指导教师安排,设计过程态度认真
7
答辩
准备充分,思路清晰、论点正确、对设计方案理解深入,问题回答有理有据,简明正确
总分
综
合
意
见
该生对设计内容熟悉,实验方法科学,设计完整。
课程设计报告内容充实,完成了课程设计任务。
综合评定成绩为:
指导教师李相国2013年6月28日
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 基于 Kaiser FIR 数字滤波器 设计 报告书