[(完整版)南理工数字信号处理课程实验报告x]

数字信号处理 project

实验报告

学院：电子工程与光电技术学院

专业：通信工程

学号：

姓名：

一、 IIR 低通滤波器设计

滤波器要求：

Using bilinear transform methods ,design a IIR low-pass filter

with the

following specifications:

p

0.2A ,

s

0.4A

; the passband ripple

-0.5dB,

the stopband attenuation

20dB.

where A is the last nomber of your student number

(1)Write a program to compute the required order of the Butterworth or Chebyshev analog filters;

Using bilinear transform methods ,transform the analog filters to the corresponding digital filters;

Sketch the frequency response of the filters.

滤波器设计程序如下：

wp=0.25*pi;

ws=0.45*pi;

Wp=tan(wp/2);

Ws=tan(ws/2);

ap=0.5;

as=20;

[N,Wn]= cheb1ord(Wp,Ws,ap,as,

[B,A]= cheby1(N,1,Wn, 's'

[num,den]= bilinear(B,A,0.5);

[h,w]=freqz(num,den);

subplot(211);

plot(w/pi,20*log10(abs(h)));

ylim([-50 5]);

xlim([0 1]);

xlabel( '\Omega/\pi' );



);



's'



);

ylabel(



' 增益（ dB）' );

title(



' 幅度响应曲线



' );

grid;

[h,w]=phasez(num,den);

subplot(212);

plot(w/pi,h/pi*180);

xlabel( '\Omega/\pi'



);

ylabel( 'phase(degree)'



);

title( ' 相位响应曲线 ' );

grid;

其中， wp,ws 是角频带边界频率， Wp,Ws 是模拟低通滤波器的边带角频率， ap 是通带波纹， as 是阻带波纹， h 是频率响应。

幅度相位响应波形如下：

二、 FIR 低通滤波器设计

滤波器要求：

Design a low-pass FIR filter by windowing, the specifications of the filter

are

f p （800 A ）Hz, A=last two numbers of your student number；

fs （1000+B）Hz;B=the last number of your student number； passbandripple 0.5dB;

min imum stopband attenuation（40+last nomber of the student number）dB; fT 4kHz.

Please using two different windows design the filter ,and sketch their

frequency response.

滤波器设计程序如下：

clear;

fp=845;

fs=1005;

Fs=4000;

as=45;

wp=(fp*2*pi)/(Fs);

ws=(fs*2*pi)/(Fs);

wc=(wp+ws)/2;

dw= ws-wp;

%Hamming

M=ceil(3.32*pi/dw);

N=2*M+1;

b=fir1(N,ws/(2*pi));

[H,w]=freqz(b,1,512);

figure(1);

stem(b);

title( ' 冲激响应 ' );

xlabel( 'Time-index-n' );

ylabel(

'h[n]'

);

figure(2);

plot(w/pi,20*log10(abs(H)));

grid;

xlabel(

'\omega/\pi'

);

ylabel(

' 增益（ dB）' );

title(

'

幅度响应 ' );

axis([0 1 -80 10]);

[H,w]=phasez(b,1,512);

figure(3);

plot(w/pi,H/pi*180);

grid;

xlabel(

'\omega/\pi'

);

ylabel(

'phase(degree)'

);

title(

'

相位响应 ' );

%Blackman

M=ceil(5.56*pi/dw);

N=2*M;

b=fir1(N,ws/(2*pi),blackman(N+1));

[H,w]=freqz(b,1,512);

figure(4);

stem(b);

title(



' 冲激响应 ' );

xlabel(

ylabel(



'Time-index-n' 'h[n]' );



);

figure(5);

plot(w/pi,20*log10(abs(H)));

grid;

xlabel(

'\omega/\pi'

);

ylabel(

' 增益（ dB）' );

title(

'

幅度响应 ' );

axis([0 1 -200 10]);

[H,w]=phasez(b,1,512);

figure(6);

plot(w/pi,H/pi*180);

grid;

xlabel(

'\omega/\pi'

);

ylabel(

'phase(degree)'

);

title( ' 相位响应 ' );

其中， fp,fs 是频带边界频率， FS 是抽样频率， as是最小阻带衰减， wc 是截止频率。由于 as=45,所以设计时运用了 hamming 窗和 blackman 窗。

Hamming 窗设计的滤波器频率响应波形如下：

Hamming 窗设计的滤波器幅度响应波形如下：

Hamming 窗设计的滤波器相位响应波形如下：

Blackman 窗设计的滤波器频率响应波形如下：

Blackman 窗设计的滤波器幅度响应波形如下：

Blackman 窗设计的滤波器相位响应波形如下：

三、 IIR 低通滤波器设计

1.滤波器要求：

Using FDATool

to

design a low-pass IIR

filter with

the following

specifications:

p

0.2A

,

s

0.4A

; the passband

ripple -0.5dB,

the stopband attenuation

(30

A)dB.

where A is the last nomber of your student number

1）Select a suitable structure ;

2）Using Butterworth or Chebyshev analog;

3）Sketch the frequency and phase response of the filters;

4）Give the impulse response h[n].

按照相应的要求，在 FDA TOOL 中填好相应的参数，就能设计

出需要的滤波器了。

幅度相位波形如下：

频率响应波形如下：

（3600+B ）Hz;B=the last three number of your student number；

四、 FIR 高通滤波器设计

1.滤波器要求：

Using fdatool to a high-pass FIR filter by Kaiser window, specifications of the filter are

fs （3200 A ）Hz, A=last three numbers of your student number；

f p

passband ripple 0.5dB;

min imum stopband attenuation（50+last number of the student numb er） dB; fT 20kHz.

1）Select a direct-form symmetric structure ;

2）Using Kaiser or other windows ;

3）Sketch the frequency and phase response of the filters;

4）Give the impulse response h[n].

同样的，按照相应的要求，在 FDA TOOL 中填好相应的参数，

就能设计出需要的滤波器了。

幅度相位波形如下：

频率响应波形如下：

五、总结

虽然只有四个比较简单的项目， 但是在认真地去自己设计滤波器

之中，我对 IIR 滤波器的设计以及 FIR 滤波器的设计有了更好的掌握。

同时也加深了对 matlab 软件的运用。最为重要的是，这是一次理论

与实际运用的结合， 让我深切地感受到了理论知识在现实生活中的运

用。这对我对数字信号处理的学习有很大的帮助。 希望老师在以后的

教学中能够逐渐加深这一方面对学生的锻炼。

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