实验五：FIR数字滤波器设计与软件实现VIP专享

实验五：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 MATLAB 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。 （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。 提示：○1 MATLAB 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p20.24pf  ，通带最大衰为0.1dB，阻带截至频率s20.3sf  ，阻带最小衰为60dB。 ○4 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.思考题 (1)如果给定通带截止频率和阻带截止频率以及阻带最小衰减,如何用窗函数法设计线性相位低通滤波器?请写出设计步骤. (2)如果要求用窗函数法设计带通滤波器,且给定通带上、下截止频率为pl和pu，阻带上、下截止频率为sl 和su，试求理想带通滤波器的截止频率clcu和。 （3）解释为什么对同样的技术指标，用等波纹最佳逼近法设计的滤波器阶数低？ 5．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...