2022年数字信号处理实验报告——MATLAB数字滤波器设计.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用试验 6 基于 MATLAB的数字滤波器设计试验目的 ：加深对数字滤波器的常用指标和设计过程的懂得；试验原理： 低通滤波器的常用指标：1PG ej1P,forPdB1PGejStopbandGejS,forS1Ps通带边缘频率：P ,阻带边缘频率：SPPSS,通带起伏：P ,通带峰值起伏：Passband Transition bandp20log10 1pdB, 阻 带 起 伏 ：Fig 7.1 Typical magnitudespecification for a digital LPFs ,最小阻带衰减：S20

2、log10s；数字滤波器有 IIR 和 FIR 两种类型,它们的特点和设计方法不同；在 MATLAB中,可以用 b ,a=butter 等 函 数 辅 助 设 计 FIR 数 字 滤 波 器 ；b5E2RGbCAP 试验内容：利用 MATLAB编程设计一个数字带通滤波器,指标要求如下：通带边缘频率：P 1 0.4,P 2 0.6,通带峰值起伏：p 1 dB ；阻带边缘频率：S 1 0 . 3,S 2 0.7,最小阻带衰减：S 40 dB ；分别用 IIR 和 FIR 两种数字滤波器类型进行设计；试验要求： 给出 IIR数字滤波器参数和FIR 数字滤波器的冲激响应,绘出它们的幅度和相位频响曲线,

3、争论它们各自的实现形式和特点；p1EanqFDPw 试验步骤：Butterworth 滤波器的设计 wp=0.4*pi,0.6*pi ； wr=0.3*pi,0.7*pi ； Ap=1； Ar=40；N,Wn=buttordwp/pi,wr/pi,Ap,Ar N = 7 1 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用Wn = 0.3854 0.6146 b,a=butterN,Wn,bandpass b = Columns 1 through 12 0.0002 0 -0.0014 0 0.

4、0042 0 -0.0071 0 0.0071 0 -0.0042 0DXDiTa9E3d Columns 13 through 15 0.0014 0 -0.0002 a = Columns 1 through 12 1.0000 0.0000 3.7738 0.0000 6.5614 0.0000 6.6518 0.0000 4.2030 0.0000 1.6437 0.0000RTCrpUDGiT Columns 13 through 15 0.3666 0.0000 0.0359 H,w=freqzb,a ； mag=absH； plotw/pi,mag ； xlabel角频率 Ome

5、ga ； ylabel幅度 |HajOmega| ； title 数字 butterworth带通滤波器幅度响应|HajOmega| ； phase=angleH； plotw/pi,phase ； xlabel角频率 Omega ； ylabel相位 ； title 数字 butterworth带通滤波器相位响应曲线； 2 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用FIR 滤波器的设计： wp1 = 0.4*pi ； wp2 = 0.6*pi ； ws1 = 0.3*pi ； ws2 =

6、0.7*pi ； tr_width = minwp1-ws1,ws2-wp2 tr_width = 0.3142 M = ceil6.2*pi/tr_width + 1 M = 63 n=0:1:M-1 ； wc1 = ws1+wp1/2 ； wc2 = wp2+ws2/2 ； wc=wc1/pi,wc2/pi ； window= hanningM ； h1,w=freqzwindow,1 ； figure1； subplot2,1,1 stemwindow ； axis0 60 0 1.2； grid； xlabeln； titleHanning 窗函数 ； subplot2,1,2 plo

7、tw/pi,20*logabsh1/absh11 ； axis0 1 -350 0； grid；3 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用 xlabelw/pi ； ylabel幅度 dB； titleHanning 窗函数的频谱 ； hn = fir1M-1,wc, hanning M ； h2,w=freqzhn,1,512 ； figure2； subplot2,1,1 stemn,hn； axis0 60 -0.25 0.25； grid； xlabeln； ylabelhn ；

8、 titleHanning 窗函数的单位脉冲响应 ； subplot2,1,2 plotw/pi,20*logabsh2/absh21 ； grid； xlabelw/pi ； ylabel幅度 dB； figure3； phase=angleh1； plotphase； axis1 pi -1 0； xlabelw/pi ； ylabel线性相位 ； titleHanning 窗函数相位特性曲线 ； 4 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用实现形式及特点分析：1. 在本例中,相同的技

9、术指标下,IIR 滤波器实现的阶数为 N=7,而 FIR 滤波器的阶数 N=63；因此,相同的技术指标,用 IIR滤波器实现的阶数远远小于用FIR 滤波器的阶数；这是由于5 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用IIR 滤波器存在着输出对输入的反馈；5PCzVD7HxA 2. 从试验中绘制的相位特性曲线可以看出,FIR 滤波器可以得到严格的线性相位,而 IIR 滤波器做不到这一点； IIR 滤波器的挑选性愈好,其相位的非线性愈严峻；因而,假如 IIR 滤波器要得到线性相位,又要满意滤波的技术要求,必需加全通网络进行相位校正,这同样会大大增加滤波器的阶数；因此,从相位特性考虑, FIR 滤波器又优于 IIR 滤波器；jLBHrnAILg 6 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页