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1、. . .课程设计任务书学生姓名： 胡俊 专业班级： 信息sy0901 指导教师： 魏洪涛 工作单位： 信息工程学院 题 目:利用Matlab仿真软件系统结合窗函数法设计一个数字带通FIR滤波器初始条件： 1.数字信号处理基本理论知识 2.信号与系统基本理论知识3.MATLAB编程基础知识4.装有MATLAB的PC机要求完成的主要任务: 分别使用矩形窗、三角形窗、汉明窗、布莱克曼窗、凯泽窗进行设计，并输出滤波器的频率特性。时间安排：第20周理论设计、实验室安装调试，地点： 鉴主15楼通信实验室一序号阶段内容所需时间1方案设计1天2软件设计2天3系统仿真1天4答辩1天总计5天指导教师签名： 年
2、月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日专业技术资料. . .目录中文摘要1Abstract21 MATLAB的概况32 MATLAB结合窗函数设计法原理43 各类窗函数简介73.1 基本窗函数73.1.1 矩形窗函数73.1.2三角窗73.2 广义余弦窗84 方案设计与论证94.1 程序设计法105 窗函数仿真结果分析146总结与体会177参考文献18专业技术资料. . .中文摘要现代图像、语声、数据通信对线性相位的要求是普遍的。正是此原因，使得具有线性相位的FIR数字滤波器得到大力发展和广泛应用。在实际进行数字信号处理时，往往需要把信号的观察时间限制在一定的时间间隔内，只需要选择一段时
3、间信号对其进行分析。这样，取用有限个数据，即将信号数据截断的过程，就等于将信号进行加窗函数操作。而这样操作以后，常常会发生频谱分量从其正常频谱扩展开来的现象，即所谓的“频谱泄漏”。当进行离散傅立叶变换时，时域中的截断是必需的，因此泄漏效应也是离散傅立叶变换所固有的，必须进行抑制。而要对频谱泄漏进行抑制，可以通过窗函数加权抑制DFT的等效滤波器的振幅特性的副瓣，或用窗函数加权使有限长度的输入信号周期延拓后在边界上尽量减少不连续程度的方法实现。而在后面的FIR滤波器的设计中，为获得有限长单位取样响应，需要用窗函数截断无限长单位取样响应序列。另外，在功率谱估计中也要遇到窗函数加权问题。由此可见，窗函
4、数加权技术在数字信号处理中的重要地位。传统的数字滤波器的设计过程复杂，计算工作量大，滤波特性调整困难，影响了它的应用。本文介绍了一种利用MATLAB信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）快速有效的设计由软件组成的常规数字滤波器的设计方法。本文给出了使用MATLAB语言进行程序设计和利用信号处理工具箱的FDA Tool工具进行界面设计的方法。利用MATLAB设计滤波器，可以随时对比设计要求和滤波器特性调整参数，直观简便，极大的减轻了工作量，有利于滤波器设计的最优化。AbstractA modern image, Voice and data communicatio
5、ns to the linear phase requirement is universal. It is for this reason, making a linear phase FIR digital filters are to develop and widely used.In practice, digital signal processing, they often need to observe the time limit for the signal in a certain time interval, only need to select a period o
6、f time to analyze the signals. In this way, access to a finite number of data about the process of signal data truncation is equivalent to the signal, the additional window function operation. And this after the operation, often occur from the normal component of the spectrum spread spectrum open to
7、 the phenomenon of so-called spectral leakage. When it comes to discrete Fourier transform, the time domain truncation is necessary, therefore, leakage effects are also inherent in discrete Fourier transform, and must be inhibited. But would like to suppress the spectral leakage can be inhibited by
8、the weighted window function equivalent DFT filter amplitude characteristics of side-lobe, or the weighted window function so that the limited length of the extension of the input signal cycle, after the border to minimize the degree of discontinuity The method of implementation. In the back of the
9、FIR filter design, in order to obtain finite sampling units to respond to the need to truncate the infinite length window function with unit sampling response sequence. In addition, power spectrum estimation problem also encountered in the weighted window function. Thus, the weighted windows functio
10、n in digital signal processing in an important position. Conventional digital filter design process is complex, computing workload, difficulties in adjustment of filter characteristics, affecting its application. This paper introduces a MATLAB Signal Processing Toolbox (Signal Processing Toolbox) qu
11、ickly and efficiently design formed by the software of conventional digital filter design methods. This article presents use MATLAB language for programming and utilization of signal processing Toolbox FDA Tool for interface design. A filter was designed using MATLAB. You can always compare the desi
12、gn requirements and adjust the parameters of filter characteristics, visual simple and greatly reduced the workload will help filter design optimized.专业技术资料. . .1 MATLAB的概况MATLAB是矩阵实验室（MatrixLaboratory）之意。除具备卓越的数值计算能力外，它还提供了专业水平的符号计算，文字处理，可视化建模仿真和实时控制等功能。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学,工程中常用的形式十分相似,故用MA
13、TLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多.应用MATLAB这一软件来设计滤波器,与传统的设计思路相比是非常的简便的.具体来说主要有以下几点:1) MATLAB的GUID可以提供给使用者一个进行人机交换的环境,在此环境中,使用者没有必要了解程序内部具体的编写情况,在这个界面上他只要输入他所期望的滤波器的性能指标就可以了。2) 利用MATLAB可以进行系统仿真,也就是说,使用者可以通过计算机进行对数字滤波器的频率响应图据的处理和波形的检测,不像以前必须借助一定的实验器材才可以得到。3) MATLAB内部有丰富的函数可供调用,使用者只需要根据自己的需要查到所需要的函数名,
14、那就可以直接调用使用了.不需要自己把函数详细的编写出来.使编写内部程序变的简单。 MATLAB包括拥有数百个内部函数的主包和三十几种工具包(Toolbox).工具包又可以分为功能性工具包和学科工具包.功能工具包用来扩充MATLAB的符号计算,可视化建模仿真,文字处理及实时控制等功能.学科工具包是专业性比较强的工具包,控制工具包,信号处理工具包,通信工具包等都属于此类. 开放性使MATLAB广受用户欢迎.除内部函数外,所有MATLAB主包文件和各种工具包都是可读可修改的文件,用户通过对源程序的修改或加入自己编写程序构造新的专用工具包.2 MATLAB结合窗函数设计法原理数字滤波器可以理解为是一个
15、计算程序或算法，将代表输入信号的数字时间序列转化为代表输出信号的数字时间序列，并在转化过程中，使信号按预定的形式变化。数字滤波器有多种分类，根据数字滤波器冲激响应的时域特征，可将数字滤波器分为两种，即无限长冲激响应（IIR）滤波器和有限长冲激响应（FIR）滤波器。IIR数字滤波器具有无限宽的冲激响应，与模拟滤波器相匹配。所以IIR滤波器的设计可以采取在模拟滤波器设计的基础上进一步变换的方法。FIR数字滤波器的单位脉冲响应是有限长序列。它的设计问题实质上是确定能满足所要求的转移序列或脉冲响应的常数问题，设计方法主要有窗函数法、频率采样法和等波纹最佳逼近法等。FIR滤波器具有严格的相位特性，这对于语音信号处理和数据传输是和重要的。目前FIR滤波器的设计方法主要有三种：窗函数法、频率取样法和切比雪夫等波纹逼近的最优化设计方法。常用的是窗函数法和切比雪夫等波纹逼近的最优化设计方法。因此设计FIR滤波器的方法之
