数字信号处理课设FIR低通滤波器加窗效应分析.doc

燕山大学课程设计说明书题目:FIR低通滤波器加窗效应剖析学院(系):电气工程学院年级专业:09级精仪2班学号:090103020学生姓名:指导教师:刘永红教师职称:讲师电气工程学院《课程设计》任务书课程名称:数字信号处理课程设计基层教学单位:仪器科学与工程系指导教师:学号090103020194学生姓名冉浩(专业)班级09级精仪2班设计题目8、FIR低通滤波器加窗效应剖析设计技术参数设计一FIR低通滤波器,所希望频率响应为在之间为1,在之间为0,对h(n)加窗截断,窗口长度分别取M=10,20,40。设计要求观测不同窗口及不同窗口长度下信号幅频响应特点(boxcar等,fir1)参考资料数字信号处理方面资料MATLAB方面资料周次前半周后半周应完成内容收集消化资料、学****MATLAB软件,进行相关参数计算编写仿真程序、调试指导教师签字基层教学单位主任签字说明:1、此表一式四份,系、指导教师、学生各一份,报送院教务科一份。2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。电气工程学院教务科一、引言目前,数字基带传输已广泛地应用于利用对称电缆构成近程数据通信系统之中。随着数字通信技术发展,基带传输方式不仅可以用于低速数据传输,而且也可以用于高速数据传输。然而数字基带传输也同样不可避免地要产生由码间串扰造成误码现象。为了消除码间串扰,在时域上,基带传输系统冲激响应波形h(t)要在本码元抽样时刻上有最大值,并在其它码元抽样时刻上均为0,也就是基带传输系统在频域上要满足奈奎斯特第一准则。满足奈奎斯特第一准则H(w)有很多种,首先是理想低通型,理想低通传输特性虽然可满足基带系统极限传输速率与极限频带利用率,但这种特性在物理上很难实现,并且理论特性冲激响应尾巴衰减振荡幅度较大,抽样时刻稍有偏差就会出现严重地码间串扰。为了解决理想低通特性存在问题,可采用升余弦滚降特性系统,以使理想低通滤波器边缘缓慢下降,并使振幅特性在滚降段中心频率处呈奇对称,从而保证满足奈奎斯特第一准则。这种系统可减小码间串扰与位定时误差。由于FIR数字滤波器可实现对升余弦滚降特性近似,故本文经过FIR数字滤波器设计来对各种窗函数进行选择,并通过窗函数法实现对升余弦特性低通滤波器设计,同时用MATIAB来仿真实现。二、摘要数字滤波技术是数字信号处理一个重要组成部分,滤波器设计是信号处理核心问题之一。根据FIR滤波器原理,提出了FIR滤波器窗函数设计法,并对常用几种窗函数进行了比较。给出了在MATLAB环境下,用窗函数法设计FIR滤波器过程与设计实例。仿真结果表明,设计FIR滤波器各项性能指标均达到了指定要求,设计过程简便易行。该方法为快速、高效地设计FIR滤波器提供了一个可靠而有效途径。剖析了FIR数字滤波器基本原理,在MATLAB环境下利用窗函数设计FIR滤波器,实现了FIR低通滤波器设计仿真。将设计符合要求滤波器在TI公司DSP上实现。通过实验结果表明FIR滤波器准确度高、稳定性好,可以有效滤除干扰信号,设计结果满足性能指标要求。数字滤波器应用十分广泛,运行MATLAB语言,能很容易地设计出具有严格要求(如线性相位等)滤波器。用定点DSP实现滤波器械要考虑DSP定标、误差、循环寻址等几个关键问题。文中实例是为了表明,可方便地用DSP实现模拟信号实时滤波处理,所采用采样频率并不高。如果DSP采用更高时钟,它处理速度将更快,将能够满足更高采样率数字信号实时滤波处理。关键字:DSPFIR滤波器MATLAB仿真三、(n)(n=0,1,2⋯N-1)为滤波器冲激响应,输入信号为x(n),则FIR滤波器就是要实现下列差分方程:式(1)就是FIR滤波器差分方程。FIR滤波器最主要特点是没有反馈回路,因此它是无条件稳定系统。它单位脉冲响应h(n)是一个有限长序列。由上面方程可见,FIR滤波算法实际上是一种乘法累加运算,它不断地输入样本x(n),经延时(Z3/1)做乘法累加,再输出滤波结果y(n)[1,2,3]。对式(1)进行Z变换,整理后可得FIR滤波器传递函数为:由式(2)可以看出,FIR滤波器一般结构如图1所示。FIR数字滤波器设计方法主要有窗函数法与频率抽样设计法,其中窗函数法是基本而有效设计方法。,数字滤波是各种DSP应用中基本算法,在数字信号处理中有很重要地位,数字滤波器十分重要并己获得广泛应用。所谓数字滤波器,是指其输入、输出均为数字信号,通过一定运算关系改变输入信号所含频率成分相对比例或滤出掉某些频率成分器件,因而在数字通讯、语音图象处理、谱剖析、模式识别、自动控制等领域得到了广泛应用。相对于模拟滤波器,数字滤波器没有电压漂移、温度漂移与噪声等,还能够处理低频信号,频率响应特性可作成非常接