FIR滤波器设计要求
1、将录制的.wav语音文件读入MATLAB（存放在数组X中）。
2、波形画图：横轴单位必须为“秒”。
3、波形做频谱分析：|FFT|，横轴单位必须为Hz。
4、分析信号的带宽。
5、根据分析的带宽采用FDATOOL设计低通滤波器(FIR)；.mat
1、将录制的.wav语音文件读入MATLAB（存放在数组x中）。
2、波形画图：横轴单位必须为“秒”。
3、波形做频谱分析：|FFT|，横轴单位必须为Hz。
4、导入滤波器参数：从.mat文件
5、生成高斯白噪声信号：w = randn
6、Y = X + k.*W
7、Y波形画图：横轴单位必须为“秒”。
8、Y波形做频谱分析：|FFT|，横轴单位必须为Hz。
9、采用设计的滤波器对无噪声信号X、有噪声信号滤波Y，然后画出波形及频谱图。
11、将Y、X1、Y1用wavwrite函数写入到.wav文件，听一听、分析区别。
FIR滤波器的设计
实验三：FIR 数字滤波器的设计 实验目的 1) 掌握用窗函数法，频率采样法及优化设计法设计FIR 滤波器的原理及方法。 2) 熟悉线性相位FIR 滤波器的幅频特性和相频特性。 3) 了解各种不同窗函数对滤波器性能的影响。 一、 实验内容 1. N=45，计算并画出矩形窗、汉明窗、布莱克曼窗的归一化的幅度谱，并比较各自的主要 特点。 clear all; N=45; wn1=kaiser(N,0); wn2=hamming(N); wn3=blackman(N); [h1,w1] = freqz(wn1,N); [h2,w2] = freqz(wn2,N); [h3,w3] = freqz(wn3,N); plot(w1/pi,20*log10(abs(h1)),'r-',w2/pi,20*log10(abs(h2)),'b-',w3/pi,20*log10(abs(h3)),'g-'); axis([0,1,-120,10]);grid; xlabel('归一化频率/\pi'); ylabel('幅度/dB'); title('三种窗口函数'); legend('矩形窗','汉明窗','布莱克曼窗',3); 归一化频率/ 幅度/d B 分析：阻带衰减和过渡带带宽是相互矛盾的，矩形窗过渡带带宽窄，但是阻带衰减比较少；布莱克曼窗过渡带带宽宽，但是阻带衰减比较大
2. N=15，带通滤波器的两个通带边界分别是ω1=0.3π，ω2=0.5π。用汉宁窗设计此线性 相位带通滤波器，观察它的实际3dB 和20dB 带宽。N=45，重复这一设计，观察幅频和相位特性的变化，注意长度N 变化的影响。 N=15; h= fir1(N-1,[0.3 0.5],'bandpass',hanning(N)); figure(1) freqz(h,1);axis([0,1,-60,10]); title('N=15,汉宁窗'); N=45; h= fir1(N-1,[0.3 0.5],'bandpass',hanning(N)); figure(2) freqz(h,1);axis([0,1,-60,10]); title('N=45,汉宁窗'); 00.10.2 0.30.40.50.60.70.80.91 -1000 -500 500 Normalized Frequency (?π rad/sample) P h a s e (d e g r e e s ) 00.10.2 0.30.40.50.60.70.80.91 -60 -40-20 0Normalized Frequency (?π rad/sample) M a g n i t u d e (d B ) N=15,汉宁窗
fir低通滤波器设计(完整版)
电子科技大学信息与软件工程学院学院标准实验报告 （实验）课程名称数字信号处理 电子科技大学教务处制表
电 子 科 技 大 学 实 验 报 告 学生姓名： 学 号： 指导教师： 实验地点： 实验时间：14-18 一、实验室名称：计算机学院机房 二、实验项目名称：fir 低通滤波器的设计 三、实验学时： 四、实验原理： 1. FIR 滤波器 FIR 滤波器是指在有限范围内系统的单位脉冲响应h[k]仅有非零值的滤波器。M 阶FIR 滤波器的系统函数H(z)为 ()[]M k k H z h k z -==∑ 其中H(z)是k z -的M 阶多项式，在有限的z 平面内H(z)有M 个零点，在z 平面原点z=0有M 个极点. FIR 滤波器的频率响应 ()j H e Ω 为 0 ()[]M j jk k H e h k e Ω -Ω ==∑ 它的另外一种表示方法为 () ()()j j j H e H e e φΩΩΩ=
其中 () j H e Ω和()φΩ分别为系统的幅度响应和相位响应。 若系统的相位响应()φΩ满足下面的条件 ()φαΩ=-Ω 即系统的群延迟是一个与Ω没有关系的常数α，称为系统H(z)具有严格线性相位。由于严格线性相位条件在数学层面上处理起来较为困难，因此在FIR 滤波器设计中一般使用广义线性相位。 如果一个离散系统的频率响应 ()j H e Ω 可以表示为 ()()()j j H e A e αβΩ-Ω+=Ω 其中α和β是与Ω无关联的常数，()A Ω是可正可负的实函数，则称系统是广义线性相位的。 如果M 阶FIR 滤波器的单位脉冲响应h[k]是实数，则可以证明系统是线性相位的充要条件为 [][]h k h M k =±- 当h[k]满足h[k]=h[M-k],称h[k]偶对称。当h[k]满足h[k]=-h[M-k],称h[k]奇对称。按阶数h[k]又可分为M 奇数和M 偶数，所以线性相位的FIR 滤波器可以有四种类型。 2. 窗函数法设计FIR 滤波器 窗函数设计法又称为傅里叶级数法。这种方法首先给出()j d H e Ω， ()j d H e Ω 表示要逼近的理想滤波器的频率响应，则由IDTFT 可得出滤波器的单位脉冲响应为 1 []()2j jk d d h k H e e d π π π ΩΩ-= Ω ? 由于是理想滤波器，故 []d h k 是无限长序列。但是我们所要设计的FIR 滤波 器，其h[k]是有限长的。为了能用FIR 滤波器近似理想滤波器，需将理想滤波器的无线长单位脉冲响应 []d h k 分别从左右进行截断。 当截断后的单位脉冲响应 []d h k 不是因果系统的时候，可将其右移从而获得因果的FIR 滤波器。
FIR数字滤波器设计与使用
实验报告 课程名称：数字信号处理指导老师：刘英成绩：_________________实验名称： FIR数字滤波器设计与使用同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求 设计和应用FIR低通滤波器。掌握FIR数字滤波器的窗函数设计法，了解设计参数（窗型、窗长）的影响。 二、实验内容和步骤 编写MATLAB程序，完成以下工作。 2-1 设计两个FIR低通滤波器，截止频率 C =0.5。 （1）用矩形窗，窗长N=41。得出第一个滤波器的单位抽样响应序列h 1(n)。记下h 1 (n) 的各个抽样值，显示h 1 (n)的图形（用stem(.)）。求出该滤波器的频率响应（的N 个抽样）H 1(k)，显示|H 1 (k)|的图形（用plot(.)）。 （2）用汉明窗，窗长N=41。得出第二个滤波器的单位抽样响应序列h 2(n)。记下h 2 (n) 的各个抽样值，显示h 2(n)的图形。求出滤波器的频率响应H 2 (k)，显示|H 2 (k)|的 图形。 （3）由图形，比较h 1(n)与h 2 (n)的差异，|H 1 (k)|与|H 2 (k)|的差异。 2-2 产生长度为200点、均值为零的随机信号序列x(n)（用rand(1,200)0.5）。显示x(n)。 求出并显示其幅度谱|X(k)|，观察特征。 2-3 滤波 （1）将x(n)作为输入，经过第一个滤波器后的输出序列记为y 1(n)，其幅度谱记为|Y 1 (k)|。 显示|X(k)|与|Y 1 (k)|，讨论滤波前后信号的频谱特征。 （2）将x(n)作为输入，经过第二个滤波器后的输出序列记为y 2(n)，其幅度谱记为|Y 2 (k)|。 比较|Y 1(k)|与|Y 2 (k)|的图形，讨论不同的窗函数设计出的滤波器的滤波效果。 2-4 设计第三个FIR低通滤波器，截止频率 C =0.5。用矩形窗，窗长N=127。用它对x(n)进行滤波。显示输出信号y
FIR数字滤波器设计及软件实现
实验五：FIR数字滤波器设计及软件实现 一、实验目的： （1）掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法。 （2）掌握用等波纹最佳逼近法设计FIR数字滤波器的原理和方法。 （3）掌握FIR滤波器的快速卷积实现原理。 （4）学会调用MATLAB函数设计与实现FIR滤波器。 二、实验容及步骤： （1）认真复习第七章中用窗函数法和等波纹最佳逼近法设计FIR数字滤波器的原理； （2）调用信号产生函数xtg产生具有加性噪声的信号xt，并自动显示xt及其频谱，如图1所示； 图1 具有加性噪声的信号x(t)及其频谱如图 （3）请设计低通滤波器，从高频噪声中提取xt中的单频调幅信号，要求信号幅频失真小于0.1dB，将噪声频谱衰减60dB。先观察xt的频谱，确定滤波器指标参数。 （4）根据滤波器指标选择合适的窗函数，计算窗函数的长度N，调用MATLAB函数fir1设计一个FIR低通滤波器。并编写程序，调用MATLAB快速卷积函数fftfilt实现对xt的滤波。绘图显示滤波器的频响特性曲线、滤波器输出信号的幅频特性图和时域波形图。 （4）重复（3），滤波器指标不变，但改用等波纹最佳逼近法，调用MATLAB函数remezord和remez设计FIR数字滤波器。并比较两种设计方法设计的滤波器阶数。 友情提示： ○1MATLAB函数fir1和fftfilt的功能及其调用格式请查阅本课本；
○ 2采样频率Fs=1000Hz ，采样周期T=1/Fs ； ○ 3根据图10.6.1(b)和实验要求，可选择滤波器指标参数：通带截止频率fp=120Hz ，阻带截至频率fs=150Hz ，换算成数字频率，通带截止频率 p 20.24p f ωπ=T =π，通带最大衰为0.1dB ，阻带截至频率s 20.3s f ωπ=T =π，阻带最小衰为60dB 。] ○ 4实验程序框图如图2所示。 图2 实验程序框图 三、实验程序： 1、信号产生函数xtg 程序清单： %xt=xtg(N) 产生一个长度为N,有加性高频噪声的单频调幅信号xt,采样频率Fs=1000Hz %载波频率fc=Fs/10=100Hz,调制正弦波频率f0=fc/10=10Hz. function xt=xtg N=1000;Fs=1000;T=1/Fs;Tp=N*T; t=0:T:(N-1)*T; fc=Fs/10;f0=fc/10; %载波频率fc=Fs/10，单频调制信号频率为f0=Fc/10;
FIR滤波器设计
数字信号与处理FIR滤波器设计 院系：机电工程学院 专业（班级）：电子信息工程2班 姓名： 学号: 2010408 指导教师： 职称：副教授、助教 完成日期：2013 年11 月18 日
目录 1 引言 (1) 2 滤波器的简介 (2) 2.1 数字滤波器的发展 (2) 2.2数字滤波器的实现方法 (2) 2.3数字滤波器的分类 (2) 3.1 设计方法 (4) 3.2有限冲击响应滤波原理 (4) 3.3 FIR滤波器的结构图 (5) 3.3 FIR数字滤波器阶数计算 (5) 3.3 在matlab中算出滤波系数 (6) 3.4 FIR数字滤波器设计方法 (6) 3.5 程序功能顺序图 (8) 4 调试的步骤及调试过程中出现的问题以及解决方法 (10) 4.1 调试步骤 (10) 4.2调试结果 (13) 4.3调试问题解决 (14) 5 结论 (16) 6 设计心得体会 (17) 附录A 程序 (19)
FIR滤波器设计 1 引言 数字滤波器是数字信号处理中最重要的组成部分之一，数字滤波器是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种算法或装置，可作为应用系统对信号的前期处理。用DSP芯片实现的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。因此基于DSP实现的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。 随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。 DSP数字信号处理是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。传感器数字信号处理是利用传感器对模拟信号或数字信号进行采集并把其转换成计算机可识别的电信号，并利用计算机对信号进行处理以达到计算机辅助控制或是计算机自动控制的目的。 DSP 芯片是一种特别适合数字信号处理运算的微处理器，主要用来实时、快速地实现各种数字信号处理算法。用DSP 芯片实现FIR数字滤波器，不仅具有精确度高、不受环境影响等优点，而且因DSP 芯片的可编程性，可方便地修改滤波器参数，从而改变滤波器的特性，设计十分灵活。
FIR滤波器设计实验报告
实验报告 课程名称：数字信号处理 实验项目：FIR滤波器设计 专业班级： 姓名：学号： 实验室号：实验组号： 实验时间：批阅时间： 指导教师：成绩：
实验报告 专业班级： 学号： 姓名： 一、实验目的： 1、熟悉线性相位FIR 数字低通滤波器特性。 2、熟悉用窗函数法设计FIR 数字低通滤波器的原理和方法。 3、了解各种窗函数对滤波特性的影响。 要求认真复习FIR 数字滤波器有关内容实验内容。 二、实验原理 如果所希望的滤波器理想频率响应函数为)(e H j ωd ，则其对应的单位样值响应为 ωπ= ωππ -?d e j ωn j d d e )(H 21(n)h 窗函数法设计法的基本原理是用有限长单位样值响应h(n)逼近(n)h d 。由于(n)h d 往往是无限长序列，且是非因果的，所以用窗函数(n)w 将(n)h d 截断，并进行加权处理，得 到：(n)(n)h h(n)d w ?=。h(n)就作为实际设计的FIR 滤波器单位样值响应序列，其频率函数)H(e j ω 为∑-=ω= 1 n n j -j ω h(n)e )H(e N 。式中N 为所选窗函数(n)w 的长度。 用窗函数法设计的FIR 滤波器性能取决于窗函数类型及窗口长度N 的取值。设计过程中要根据阻带衰减和过渡带宽度的要求选择合适的窗函数类型和窗口长度N 。各类窗函数所能达到的阻带最小衰减和过渡带宽度见P342表7-3。 选定窗函数类型和长度N 以后，求出单位样值响应(n)(n)h h(n)d w ?=。验算 )()()]([)(ω?ωω==j g j e H n h DTFT e H 是否满足要求，如不满足要求，则重新选定窗函 数类型和长度N ，直至满足要求。 如要求线性相位特性，h(n)还必须满足n)-1-h(N h(n)±=。根据上式中的正、负号和长度N 的奇偶性又将线性相位FIR 滤波器分成4类（见P330表7-1及下表），根据要设计的滤波器特性正确选择其中一类。例如要设计低通特性，可选择情况1、2，不能选择情况3、4。
FIR滤波器的原理及设计
选题2 实验讲义 实验名称：基于分布式算法的FIR 滤波器设计 1．数字滤波器基础知识 数字滤波是信号与信号处理领域的一个重要分支，在语音图像处理、模式识别、谱分析、无线通信等领域都有着非常广泛的应用。通过滤波运算，将一组输入数据序列转变为另一组输出数据序列，从而达到修正时域或频域中信号属性的目的。数字滤波器就是用于完成这种信号滤波功能，用有限精度算法来实现的一种离散时间线性时不变（LTI ）系统。相比于模拟滤波器，数字滤波器具有以下优点：（1）数字滤波器的频域特性容易控制，性能指标优良；（2）数字滤波器可以工作在极低的频率，可以方便地实现模拟滤波器难以实现的线性相位系统；（3）数字滤波器工作稳定，一般不会受到外部环境的影响；（4）数字滤波器的灵活性和可重用性高，只需要简单编程就可以修改滤波器的特性，设计周期短。数字滤波器的实现可以采用专用DSP 芯片，通过编写程序，利用软、硬件结合完成滤波器设计，也可以采用市面上通用的数字滤波器集成电路来实现，但这两种方法无法适应高速应用场合。随着集成电路技术的高速发展，FPGA 应用越来越普及，FPGA 器件具有芯片密度大、执行效率高，速度快，集成度高等优点，用FPGA 芯片作为滤波器的设计载体，可以实现高速信号滤波功能。 1.1 FIR 数字滤波器特点 数字滤波器通常分为IIR （无限冲激响应）和FIR(有限冲激响应)两种。FIR 滤波器具有以下特点：（1）可以做成严格的线性相位，同时又可以具有任意的幅度特性（2）单位冲激响应是有限长的，所以一定是稳定的，因此在实际中得到广泛的应用。 1.2 FIR 滤波器结构 设FIR 滤波器的单位冲激响应为)(n h ，10-≤≤N n ， 系统函数 ∑-=-= 1 )()(N n n z n h Z H 差分方程形式为：∑-=-=1 )()()(N k k n x k h n y （1） 基本结构（直接型）：
FIR滤波器程序设计
FIR滤波器程序设计 中文摘要 21世纪是数字化的时代,随着信息处理技术的飞速发展,DSP(数字信号处理器)技术逐渐发展成为一门主流技术,它在电子信息、通信、软件无线电、自动控制、仪表技术、信息家电等高科技领域得到了越来越广泛的应用。相对于模拟滤波器,数字滤波器没有漂移,能够处理低频信号,频率响应特性可做成非常接近于理想的特性,且精度可以达到很高,容易集成等,这些优势决定了数字滤波器的应用越来越广泛，工程上常用它来做信号处理、数据传送和抑制干扰等。。同时DSP的出现和迅速发展也促进了数字滤波器的发展,并为数字滤波器的硬件实现提供了更多的选择。 本课题主要应用MATLAB软件设计FIR数字滤波器,并对所设计的滤波器进行仿真;应用DSP集成开发环境—CCS调试汇编程序,用TMS320C5402来实现了FIR数字滤波。具体工作包括:对FIR数字滤波器的基本理论进行了分析和探讨;采用MATLAB软件来学习数字滤波器的基本知识,计算数字滤波器的系数,研究算法的可行性,对FIR低通数字滤波器进行前期的设计和仿真;系统介绍了TI公司TMS320C54x系列数字信号处理器的硬件结构、性能特点和DSP的集成开发环境CCS;应用DSP集成开发环境—CCS调试汇编程序,用TMS320C5402来实现了FIR数字滤波。 关键词：频率抽样，FIR滤波器，Matlab，TMS320C5402，CCS，仿真
FIR滤波器程序设计 1设计任务和目的 1.1设计题目 FIR滤波器程序设计 1.2设计目的 1）掌握DSP编程的过程和指令的使用； 2）熟悉运用CCS集成开发环境进行仿真和TMS320C5402的基本功能和使用方法； 3）熟悉FIR滤波器的实现方法和设计过程。 2设计思路 DSP是一种实时、快速、特别适合于实现各种数字信号处理运算的微处理器。由于它由具有丰富的硬件资源、改进的哈佛结构、高速数据处理能力和强大的指令系统。 数字滤波器的设计可分为5个独立的阶段：滤波器技术规范、系数计算、实现结构、误差分析和滤波器实现。滤波器技术规范与应用有关，且应该包括振幅和相位特性的规范。 系数计算本质上就是求出满足所期望的规范的h(n)值。计算FIR滤波器系数最常用的方法有三种：窗口方法，频率抽样方法，最佳方法。窗口方法是最容易的，但是缺乏灵活性，特别是当通带波纹和阻带波纹不同时更是如此。频率抽样方法非常适合FIR滤波器的递归实现，频率抽样法也适合那些除了要求标准频率选择性滤波器（低通、高通、带通和带阻）之外的滤波器。最佳方法是最高效和灵活的一种设计方法。三中最常用的FIR滤波器结构是横向结构、频率抽样结构和快速卷积结构。横向结构包含一个使用滤波器系数的直接卷积；频率抽样结构直接同系数计算的频率抽样方法相联系。结构的选择与具体的应用有关。此处选择横向结构。 长字长的或者高阻带衰减的FIR滤波器的性能可能会受到有限字长的影响。例如，系数量化后他们的频率响应可能会发生变化。因而应当对这些滤波器的特性进行检查以确保允许的合适的字长。 在完成好前四步后，通常要考虑实现问题，以及考虑软件编程或选择结构的硬件实现。
实验四基于FDATool的FIR滤波器设计
实验四基于FDATool的FIR滤波器设计 一、实验目的 1.通过FDATool设计滤波器,掌握FDAtool设计滤波器的方法 2.掌握用FDATool分析滤波器性能分析的基本方法 3.熟悉FDATool的使用 二、实验要求 1、在FDATool工具的Filter Specifications面板中分析同一个滤波器的下列各种特性： 幅值响应、相位响应、群延迟、脉冲响应、阶跃响应及零极点分布等； 2、使用FDATool工具设计一个最小阶次的低通FIR数字滤波器，性能指标为：通带 0~1500Hz，阻带截止频率2000Hz，通带波动1%，阻带波动1%，采样频率为8000Hz； 三、实验内容 根据要求1，设计分析一个16阶的FIR滤波器（h(0)=0），给定的参数如下： (1) 低通滤波器 (2) 采样频率F S为48kHz，滤波器F C为10.8kHz (2) 滤波器类型（Filer Type）为低通（Low Pass） (3) 设计方法（Design Method）为FIR，采用窗函数法（Window） (4) 滤波器阶数（Filter order）定制为16 (5) 窗口类型为Kaiser，Beta为0.5 根据要求2，设计一个最小阶次的FIR滤波器（h(0)=0），给定的参数如下： (1) 低通滤波器 (2) 采样频率F S为8Hz，滤波器F C为2kHz (3) 通带截止频率Fp：1KHZ (4) 阻带起始频率Fstop：2KHZ (5) 通带波动1%（经计算，通带最大波动为 1.5） (6) 阻带波动10%（经计算，阻带最小衰减为200） 四、实验过程 （一）基于matlab工具的滤波器系数计算： 在matlab命令编辑窗口输入Fdatool指令，敲击回车可以打开Filter Design & Analysis Tool窗口（如图4-1所示），在该工具的帮助下，我们可以完成 f.i.r.滤波器系数的计算工作。
fir滤波器设计,c语言,
C语言编写FIR滤波器，代码如下： #include
FIR滤波器设计总结
1、直接型FIR滤波器的优缺点如下： 优点：简单直观，乘法运算量较少； 缺点：调整零点较困难 2、FIR滤波器设计的总体结构： (1)移位寄存器 移位寄存器的功能是将输入序列缸，z)通过移位寄存器改为并行输入，这个模块的功 能对于所要讨论的三种FIR滤波器的实现结构是完全一致的。 (2)优化模块 优化模块的功能是根据FIR滤波器h(，1)的对称特性将滤波器降阶，完成输入求和 缸幼+x(m-1．幼，对于本例中的128抽头的滤波器，即完成颤O)+缸127)，双1)+缸126)，?8943 .，缸63)+x(64)，这个模块的功能对于所要讨论的三种FIR滤波器的实现结构是完全一致 的。 ‘ (3)乘法器模块 对于使用乘法器结构的FIR滤波器，乘法器的实现对于系统的性能有很大的影响， 在第5章将着重介绍乘法器的实现及优化问题。基于DA算法的乘法器是通过查找表的 方法实现的。 (4)加法器 将前面乘法器模块得到的结果相加，最后得到输出结果Y(玎)，有关加法器的设计及 优化将在第5章重点介绍。 2.1基于乘累加FIR滤波器结构
上图中，FIR滤波器的系数存储器用来存入所有的FIR滤波器系数，存储器的容 量根据FIR滤波器的阶数和系数的位数来确定。采样数据存储器用来暂存外部输入的采 样数据。读取控制模块用来控制采样数据与相对应的FIR滤波器系数输出以及滤波器输 出。 采样数据与滤波器系数在控制电路的作用下，分别对应相乘并与前一个乘积累加， 经过滤波器的阶数次的反复乘加最后输出滤波结果。 乘累加结构FIR滤波器性能分析： 优点：这种滤波器结构简单，硬件资源占用少，只要一个加法器和一个乘法器，成 本低。． 缺点：这种结构FIR滤波器每次都需在多个时钟周期下才有输出，时钟周期的个数 受滤波器阶数的影响，因此这种乘累加结构的FIR滤波器处理速度慢，只能用于对处理 速度要求不高的系统。 滤波器系数转为定点后的误差分析 一、系统概述 在滤波器系数由浮点转位定点后系统会有误差出现。我们要求系统误差在80db以上。通过分析要得出最后量化过程中，中间值的位数，即中间的乘法运算结果和乘法后加法的运算结果的所取 的位数。当然位数越小，所用到的系统资源越小。
FIR滤波器设计
第7章 FIR 滤波器设计 第六章我们介绍了无限冲激响应(IIR)滤波器的设计方法。其中最常用的由模拟滤波器转换为数字滤波器的方法为双线性变换法,因为这种方法无混叠效应,效果较好。但通过前面的例子我们瞧到,IIR 数字滤波器相位特性不好(非线性,如图 6-11、图6-13、图6-15 ),也不易控制。然而在现代信号处理中,例如图像处理、数据传输、雷达接收以及一些要求较高的系统中对相位特性要求较为严格,这种滤波器就无能为力了。改善相位特性的方法就是采用有限冲激响应滤波器。本章首先对FIR 滤波器原理及其使用函数作基本介绍,然后重点介绍窗函数法设计FIR 滤波器,并对最优滤波器设计函数进行介绍。 7、1 FIR 滤波器原理概述及滤波函数 7、1、1 FIR 滤波器原理及设计方法分类 根据第 6 章对数字滤波器的介绍,我们知道FIR 滤波器的传递函数为: ∑-=-==1 )()()()(N n n z n h z X z Y z H (7-1) 可得FIR 滤波器的系统差分方程为: ∑-=?=-=+--++-+=10) ()()()() 1()1()1()1()()0()(N m n x n b m n x m b N n x N b n x b n x b n y Λ 因此,FIR 滤波器又称为卷积滤波器。根据第 4 章中所描述的系统频率响应,FIR 滤波器的频率响应表达式为: ()∑-=-=10)(N n jn j e n b e H ωω (7-2) 信号通过FIR 滤波器不失真条件与(6-6)式所描述的相同,即滤波器在通带内具有恒定的幅频特性与线性相位特性。理论上可以证明(这里从略):当FIR 滤波器的系数满足下列中心对称条件: )1()()1()(n N b n b n N b n b ---=--=或 (7-3) 时,滤波器设计在逼近平直幅频特性的同时,还能获得严格的线性相位特性。线性相位FIR 滤波器的相位滞后与群延迟在整个频带上就是相等且不变的。对于一个 N 阶的线性相位FIR 滤波器,群延迟为常数,即滤波后的信号简单地延迟常数个时间步长。这一特性使通带频率内信号通过滤波器后仍保持原有波形形状而无相位失真。 本章主要介绍的FIR 数字滤波器设计方法及 MATLAB 信号处理工具箱提供的FIR 数字滤波器设计函数,见表7-1。由于篇幅所限,本章我们主要介绍窗函数法与最优化设计方法。 表7-1 FIR 滤波器设计的主要方法
利用DSP的FIR滤波器设计
题目：利用DSP的FIR滤波器设计数字处理器（DSP）有很强的数据处理能力，它在高速数字信号处理领域有广泛的使用，例如数字滤波、音频处理、图像处理等。相对于模拟滤波器，数字滤波器没有漂移，能够处理低频信号，频率响应特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以达到很高，容易集成等。使用可编程的DSP芯片实现数字滤波可以通过修改滤波器的参数十分方便地改变滤波器的特性，下面主要说明利用TMS320VC54x DSP芯片设计实现FIR数字滤波器。 设计目的意义 一个实际的使用系统中,总存在各种干扰，所以在系统设计中,滤波器的好坏将直接影响系统的性能。使用DSP进行数字处理，可以对一个具有噪声和信号的混合信号源进行采样,再经过数字滤波,滤除噪声,就可以提取有用信号了。所以说，数字滤波器是DSP最基本的使用领域，熟悉基于DSP的数字滤波器能为DSP使用系统开发提供良好的基础。 技术指标 1、数字滤波器的频率参数主要有：①通带截频：为通带和过渡带的边界点，在该点信号增益下降到规定的下限。②阻带截频：为阻带和过渡带的边界点，在该点信号衰耗下降到规定的下限。③转折频率：为信号功率衰减到1/2(约3dB)时的频率，在很多情况下，也常以fc作为通带或阻带截频。④当电路没有损耗时，固有频率：就是其谐振频率，复杂电路往往有多个固有频率。
2、增益和衰耗 滤波器在通带内的增益并非常数。①对低通滤波器通带增益，一般指ω=0时的增益；高通指ω→∞时的增益；带通则指中心频率处的增益。②对带阻滤波器，应给出阻带衰耗，衰耗定义为增益的倒数。 ③通带增益变化量指通带内各点增益的最大变化量，如果通带增益变化量以dB为单位，则指增益dB值的变化量。 3、阻尼系数和品质因数 阻尼系数α是表征滤波器对角频率为ω0信号的阻尼作用，是滤波器中表示能量衰耗的一项指标，它是和传递函数的极点实部大小相关的一项系数。 4、灵敏度 滤波电路由许多元件构成，每个元件参数值的变化都会影响滤波器的性能。 5、群时延函数 在滤波器设计中，常用群时延函数评价信号经滤波后相位失真程度。 以上的几个技术指标是一般滤波器的特性，但在实际使用中，数字滤波器通常用来实现选频操作，因此在利用DSP实现数字滤波器设计中要求的技术指标主要为在频域中给出的幅频响应和相频响应。如下图所示 幅频响应和相频响应特性曲线
FIR数字滤波器设计与软件实现
实验二:FIR数字滤波器设计与软件实现 一、实验指导 1.实验目的 (1掌握用窗函数法设计FIR 数字滤波器的原理和方法。 (2掌握用等波纹最佳逼近法设计FIR 数字滤波器的原理和方法。 (3掌握FIR 滤波器的快速卷积实现原理。 (4学会调用MA TLAB函数设计与实现FIR滤波器。 2. 实验内容及步骤 (1认真复习第七章中用窗函数法和等波纹最佳逼近法设计FIR 数字滤波器的原理; (2调用信号产生函数xtg产生具有加性噪声的信号xt ,并自动显示xt 及其频谱,如图1所示;
图1 具有加性噪声的信号x(t及其频谱如图 (3请设计低通滤波器,从高频噪声中提取xt 中的单频调幅信号,要求信号幅频失真小于0.1dB,将噪声频谱衰减60dB。先观察 xt 的频谱,确定滤波器指标参数。 (4根据滤波器指标选择合适的窗函数,计算窗函数的长度N ,调用MATLAB 函数fir1设计一个FIR 低通滤波器。并编写程序,调用MATLAB 快速卷积函数fftfilt 实现对xt 的滤波。绘图显示滤波器的频响特性曲线、滤波器输出信号的幅频特性图和时域波形图。(5重复(3 , 滤波器指标不变, 但改用等波纹最佳逼近法, 调用MA TLAB 函数remezord和remez设计FIR数字滤波器。并比较两种设计方法设计的滤波器阶数。 提示○:○1MA TLAB函数fir1的功能及其调用格式请查阅教材; ○ 2采样频率Fs=1000Hz,采样周期T=1/Fs;
○ 3根据图1(b和实验要求,可选择滤波器指标参数:通带截止频率 fp=120Hz,阻带截 至频率fs=150Hz, 换算成数字频率, 通带截止频率p 20.24 p f ωπ =T=π,通带最大衰为0.1dB , 阻带截至频率s 20.3 s f ωπ =T=π,阻带最小衰为60dB 。3、实验程序框图如图2所示,供读者参考。 图2 实验程序框图 4.信号产生函数xtg程序清单(见教材 二、滤波器参数及实验程序清单 1、滤波器参数选取 根据实验指导的提示③选择滤波器指标参数: 通带截止频率fp=120Hz,阻带截至频率fs=150Hz。代入采样频率 Fs=1000Hz,换算成 数字频率,通带截止频率p 20.24 p f
FIR数字滤波器的设计实验报告
数字信号处理实验报告 姓名：寇新颖 学号：026 专业：电子信息科学与技术 实验五 FIR 数字滤波器的设计 一、实验目的 1．熟悉FIR 滤波器的设计基本方法 2．掌握用窗函数设计FIR 数字滤波器的原理与方法，熟悉相应的计算机高级语言编程。 3．熟悉线性相位FIR 滤波器的幅频特性和相位特性。 4．了解各种不同窗函数对滤波器性能的影响。 二、实验原理与方法 FIR 滤波器的设计问题在于寻求一系统函数)(z H ，使其频率响应)(ω j e H 逼近滤波器要 求的理想频率响应)(ω j d e H ，其对应的单位脉冲响应)(n h d 。 1．用窗函数设计FIR 滤波器的基本方法 设计思想：从时域从发，设计)(n h 逼近理想)(n h d 。设理想滤波器)(ω j d e H 的单位脉 冲响应为)(n h d 。以低通线性相位FIR 数字滤波器为例。 ?∑- -∞ -∞ == =ππωωω ω ω π d e e H n h e n h e H jn j d d jn n d j d )(21 )()()( )(n h d 一般是无限长的，且是非因果的，不能直接作为FIR 滤波器的单位脉冲响应。要 想得到一个因果的有限长的滤波器h(n)，最直接的方法是截断)()()(n w n h n h d =，即截取为有限长因果序列，并用合适的窗函数进行加权作为FIR 滤波器的单位脉冲响应。按照线性相位滤波器的要求，h(n)必须是偶对称的。对称中心必须等于滤波器的延时常数，即 ?? ?-==2 /)1() ()()(N a n w n h n h d 用矩形窗设计的FIR 低通滤波器，所设计滤波器的幅度函数在通带和阻带都呈现出振荡现象，且最大波纹大约为幅度的9%，这个现象称为吉布斯（Gibbs ）效应。为了消除吉布斯效应，一般采用其他类型的窗函数。