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1、中国地质大学（北京）实验报告课程名称：实验名称：数字信号处理用凯塞窗设计线性相位带通FIR滤波器姓名：张淑坤学号:1004133105班级：10041331指导教师：陈玉东评分：实验时间：2015-12-31用凯塞窗设计线性相位带通 FIR 滤波器实验目的：基于MATLAB环境，熟悉利用窗函数法设计线性相位FIR滤波器的原理和方法。 实验环境：硬件环境:计算机，软件环境：MATLAB平台。实验环境原理：凯塞窗是对于给定的阻带衰减，使主瓣具有最大能量意义下的最佳窗函数，因此具有 最陡的过渡带。窗函数的形式为I 化.1 - (1 - N2-)2 w (n) =，0 n 50dBs21 A 50dB
2、sA (eps*s)T= x/(2*n);D= D *TA2; s= s+D;n= n+l; end3.编写.m程序文件，通过调用dbpfr.m和kaiser_WF.m文件，设计下列带通FIR滤波器: 通带允许起伏 l dB,=0.3冗，2=0.5冗p1p2阻带衰减(eps*s) T= x/(2*n); D= D *TA2; s= s+D;n= n+1;Endfunction dbpfilter_FIR(d_omega, N, beta)As=60;d_omega=0.15,0.3,0.5,0.65*pidelta_w=d_omega(2)-d_omega(1);N=(As-7.95)/(2.
3、286*delta_w)N=ceil(N)M=N;n=0:1:N-1;beta=0.1102*(As-8.7);wk=kaiser_WF(N,beta);wc_lower=(d_omega(1)+d_omega(2)/2wc_upper=(d_omega(3)+d_omega(4)/2 hd=ideal_LP(wc_upper,N)-ideal_LP(wc_lower,N); h=hd.*wk;H,w=freqz(h,1,1000,whole);H=(H(1:501);w=(w(1:501);mag=abs(H);db=20*log10(mag+eps)/max(mag);figure(1);
4、clf;subplot(221);stem(n,hd);title(理想数字带通滤波器单位冲激响应);axis(-1,N,-0.4,0.6);ylabel(h_d(n);subplot(222);stem(n,wk);title(凯泽窗);axis(-1,N,0,1.3);ylabel(w_k(n);subplot(223);stem(n,h);axis(-1,N,-0.4,0.6);ylabel(h(n)title(设计出的滤波器单位冲激响应)；subplot(224);plot(w/pi,db);axis(0,1,-100,10);ylabel(|H(w)|)title(凯泽窗的累加幅度函
5、数);xlabel(w);axis(0 1 -80 10); set(gca,XTickMode,manual,XTick,d_omega/pi); set(gca,YTickMode,manual,YTick,-60 0); grid;2、波形图理想数字带通滤波器单位冲激响应一亠sc_ 61 1 1 1 1i A16iiii凯泽窗函数0.60.410152025303646-4 0设计出的滤波器单位冲激响应00.30.5w实际带通滤波器单位冲激响应设计出的带通滤波器凯译窗的累期幅度函数0.150.65Command Windowd._ omega =0.4712 D.942E1.57082.
6、042048.317449wc_lower =0.7069wc_upper =1.8064实验总结与体会在老师和同学的热心帮助下，通过本次实验使我熟练掌握了运用MATLAB进行编程，掌握了 凯泽窗的设计和FIR滤波器的基本原理，观察实现的曲线图形并比较与理想的误差。培养了 我的实际应用的能力，提高分析问题、解决问题的能力。而且提高了我对这门课的了解深度， 把理论知识和实践仿真相结合，增强了个人的动手和独立思考能力，也为以后后续课程的学 习以及从事实际工作打下良好的基础。1窗函数有哪些指标要求?窗函数有截短和平滑的作用，窗函数选择的好，可以在相同阶次的情况下，提高 滤波器的性能，或是在满足设计要
7、求的情况下，减少滤波器阶数。选窗标准：1. 较低的旁瓣幅度，尤其是第一旁瓣；2. 旁瓣幅度要下降得快，以利于增加阻带衰减；3. 主瓣宽度要窄，这样滤波器过渡带较窄。但这三点难以同时满足，当选用主瓣宽度较窄时，虽然得到的幅频特性较陡峭， 但通带、阻带波动会明显增加；当选用较低的旁瓣幅度时，虽然得到的幅频特性 较平缓匀滑，但过渡带变宽。因此，实际的选择往往是取折衷。一般选这几个窗之一： 矩形窗、三角窗、汉宁窗、海明窗、布拉克曼窗、凯塞窗, 可以查查资料比较他们的旁瓣幅度，过渡带宽度和阻带最小衰减后再进行选择。2. 用窗函数法设计 FIR 滤波器时，滤波器的过渡带宽度和阻带衰减各与哪些因素有关?过渡
8、带宽度与窗函数的形状和窗的宽度有关：阻带衰减只有窗函数的形状决定，不受 N的影响。3. 凯塞窗函数的B参数一般选取范围是多少？卩的大小对窗函数形状以及频谱有何影 响?B是一个可自由选择的参数，它可以同时调整主瓣宽度与旁瓣幅值，B越大， 则wk（n）窗宽变得越窄，频谱的旁瓣就越小，但主瓣宽度也相应增加。因而，改 变B值就可以对主瓣宽度与旁瓣衰减进行选择，B=o时相当于矩形窗，B=5.44时 相当于汉明窗，B=8.5时相当于布莱克曼窗。一般选择4vB9，这相当于旁瓣幅 度与主瓣幅度的比值由3.1%变到0.047%。报告要求：1. 列出本实验编写的所有文件及各项结果（包括数据、曲线），并加注必要的说明。2. 写出计算理想带通滤波器单位抽样响应h/n）的方法。3. 对给定指标要求的带通滤波器，理论计算用凯塞窗设计所需的滤波器长度N和形状 参数B4. 分析实验结果，写出实验体会及实验中存在的问题。注：实验报告的写作格式见中国地质大学（北京）小学期实习报告撰写规范。评分标准：满分 100 分满分评分报告整体结构有实验内容简介，格式规范，图表整洁。10能正确设计线性相位带通FIR滤波器结果正确，附有程序。60问题回答思考问题回答正确。30总分
