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1、武汉理工大学数字电子技术课程设计说明书附件1：学 号： 0121109310631课 程 设 计题 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滤波器学 院信息工程学院专 业通信工程班 级 姓 名指导教师2013年 12月 18 日课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 通信工程 指导教师： 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滤波器时间安排：第16周，安排任务（鉴主15楼通信实验室1）第17-19周，仿真设计（鉴主15楼通信实验室1）第20周，完成（答辩，提交报告，演示）初始条件：1 MATLAB编程的基础知识2
2、信号与系统滤波器的相关知识3数字信号处理的相关知识要求完成的主要任务: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。参考书目:徐明远主编MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用刘泉主编信号与系统刘泉主编数字信号处理指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 目录课程设计任务书2目录3摘要1Abstract21课程设计原理介绍11.1 数字滤波器原理介绍11.2 FIR滤波器原理介绍11.3 窗函数原理介绍21.3.1利用窗函数设计FIR滤波器原理21.3.2 几种常用窗函数原理说明31.3.2.1矩形窗函数原理介绍41.3.2.2三角窗函数原理介
3、绍41.3.2.3汉宁窗函数原理介绍41.3.2.4汉明窗函数原理介绍51.3.2.5 布莱克曼窗函数原理介绍61.3.2.6 凯泽窗函数原理介绍62滤波器的设计及实现82.1 MATLAB环境介绍82.2 滤波器设计要求12.2.1 滤波器技术指标12.2.2 滤波器技术指标分析22.3 MATLAB中FIR滤波器窗函数设计方法22.4 MATLAB中的窗函数32.4.1矩形窗功能函数32.4.2三角窗功能函数32.4.3汉宁窗功能函数42.4.4汉明窗功能函数42.4.5 布莱克曼窗功能函数42.4.6 凯泽窗功能函数43 MATLAB中仿真记录53.1 窗函数仿真结果记录53.1.1矩形
4、窗函数仿真结果53.1.2三角窗函数仿真结果63. 1. 3汉宁窗函数仿真结果63.1.4汉明窗函数仿真结果73.1.5 布莱克曼窗函数仿真结果83.1.6 凯泽窗函数仿真结果83.2 各类窗函数仿真结果比较93.2.1各种窗函数时域波形比较93.2.2各种窗函数频谱比较103. 2. 3各种窗函数幅频特性比较 113.2.4 各种窗函数单位脉冲响应比较12123.3 滤波器滤波性能测试133.3.1 矩形窗函数FIR滤波器滤波性能测试133.3.2 三角窗函数FIR滤波器滤波性能测试143.3.3 汉宁窗函数FIR滤波器滤波性能测试153.3.4 汉明窗函数FIR滤波器滤波性能测试163.3
5、.5 布莱克曼窗函数FIR滤波器滤波性能测试173.3.6 凯泽窗函数FIR滤波器滤波性能测试183.3 滤波器稳定性能测试183.3.1 矩形窗函数滤波器稳定性能测试193.3.2 三角窗函数滤波器稳定性能测试193.3.3 汉宁窗函数滤波器稳定性能测试203.3.4 汉明窗函数滤波器稳定性能测试203.3.5 布莱克曼窗函数滤波器稳定性能测试213.3.6 凯泽窗函数滤波器稳定性能测试214 滤波器设计及实现过程中遇到的问题225心得体会236参考文献24附录25附录1设计窗函数FIR滤波器代码25附录2比较各类窗函数性能的代码26附录3 测试各类窗函数的FIR滤波器性能的代码28 摘要随
6、着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理已经成为高速实时处理的一项关键技术，广泛应用在语音识别、智能检测、工业控制等各个领域。数字滤波器是对数字信号实现滤波的线性时不变系统。数字滤波实质上是一种运算过程，实现对信号的运算处理。数字滤波器具有稳定性好、精确度高、灵活性强及不受外界影响等特性。数字滤波器广泛应用于语音图像处理、数字通信、频谱分析、模式识别、自动控制等领域，具有广阔的发展空间。FIR滤波器在满足幅频响应要求的同时，可以获得严格的线性相位特性。因此，具有线性相位的FIR数字滤波器在高保真的信号处理，如数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域得到广泛应用。FIR滤波器的设计中，为获
7、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，窗函数加权技术在数字信号处理中的重要地位。此次课设基于MATLAB环境下，用窗函数法设计FIR滤波器的过程和设计实例。通过利用不同的窗函数方法设计FIR滤波器，对所设计的滤波器进行分析比较，得出各种方法设计的滤波器的优缺点及其不同的使用场合，从而可以在设计滤波器时能够正确的选择FIR数字滤波器的窗函数的选取及设计方法。关键词：数字滤波器 FIR 窗函数 MATLABAbstractWith the rapid development of computer and informa
8、tion technology, digital signal processing has become a very important technology of high-speed and real-time processing, widely used in speech recognition, intelligent detection, industrial control and other areas. Digital filter is a linear filter to the digital signal and invariant time system. D
9、igital filter is essentially an operation process, realizing the operation of signal processing. It has good stability, high accuracy and strong flexibility,widely used in speech and image processing, digital communication, spectrum analysis, pattern recognition, automatic control and other fields.T
10、he FIR filter to meet the requirements of the amplitude frequency response at the same time, can obtain the strict linear phase characteristic. Therefore, a linear phase FIR digital filter in the signal processing of high fidelity, such as digital audio, image processing, data transmission, is widel
11、y used in the fields of biomedicine.During the designing of FIR filter, in order to obtain limited long unit sampling response, we need to use the window function truncation of the infinite long unit sampling response sequence. In addition, in the power spectrum to meet a window function weighting e
12、stimation. Therefore, the window function has an important position in digital signal processing. This set of classes based on the MATLAB environment, using process and design examples of the design of FIR filter window function. By using the window function method to design FIR filter is different,
13、 the filters are designed by analysis and comparison, to find the advantages and disadvantages of various methods of filter design and the use of different occasions, thereby can select window function of FIR digital filter of the correct in the filter design and design method.Keywords:Digital Filte
14、rs, FIR, Window Function, MATLA武汉理工大学数字电子技术课程设计说明书1课程设计原理介绍1.1 数字滤波器原理介绍数字滤波在DSP中占有重要地位。数字滤波器按实现的网络结构或者从单位脉冲响应，分为IIR（无限脉冲响应）和FIR（有限脉冲响应）滤波器。如果IRR滤波器和FIR滤波器具有相同的性能，那么通常IIR滤波器可以用较低的阶数获得高的选择性，执行速度更快，所有的存储单元更少，所以既经济又高效。数字滤波器精确度高，使用灵活，可靠性高，具有模拟设备没有的许多优点，已广泛地应用与各个科学技术领域，例如数字电视，语音，通信、雷达、声纳、遥感、图像、生物医学以及许多工程应用领域。随着信息时代数字时代的到来，数字滤波技术已经成为一门及其重要的科学和技术领域。以往的滤波器大多采用模拟电路技术，但是模拟电路技术存在很多难以解决的问题，而采用数字则避免很多类似的难题，当然数字滤波器在其他方面也有很多突出的优点都是模拟技术所不能及的，所以采用数字滤波器对信号进行处理是目前的发展方向。本课程
