FIR数字滤波器设计与软件实现精.doc

《FIR数字滤波器设计与软件实现精.doc》这篇文档详细介绍了如何设计和实现FIR数字滤波器，以及如何利用MATLAB进行滤波器的软件编程。实验旨在通过两个主要的设计方法——窗函数法和等波纹最佳逼近法，帮助学生掌握FIR滤波器的设计原理和技巧。 实验的主要目标包括： 1. 学习窗函数法设计FIR滤波器，理解其原理和步骤。 2. 掌握等波纹最佳逼近法设计FIR滤波器的理论和实践。 3. 学会利用MATLAB的函数来设计和实现FIR滤波器，特别是使用fir1和remezord，remez函数。 4. 了解FIR滤波器的快速卷积实现，利用fftfilt函数进行滤波操作。 实验步骤如下： 1. 复习FIR滤波器设计的相关理论，包括窗函数法和等波纹最佳逼近法。 2. 生成含有加性噪声的信号xt，并观察其频谱特性。 3. 设计低通滤波器，提取信号中的单频调幅成分，要求滤波器性能良好，例如通带内幅频失真小于0.1dB，阻带衰减大于60dB。 4. 使用fir1函数基于窗函数法设计滤波器，然后使用fftfilt函数进行滤波处理，同时绘制滤波器的幅频响应曲线和输出信号的时域波形。 5. 采用等波纹最佳逼近法重新设计滤波器，对比两种方法下滤波器的阶数差异。 实验中，MATLAB的fir1函数用于窗函数法设计滤波器，其参数需依据实验要求进行设置。remezord和remez函数则用于等波纹最佳逼近法，前者确定滤波器的阶数和截止频率，后者用于实际的滤波器系数计算。 实验程序中，滤波器参数根据实验指导书的提示设定，如通带截止频率fp=120Hz，阻带截止频率fs=150Hz，采样频率Fs=1000Hz等。在MATLAB程序exp2.m中，窗函数法设计时，需指定窗函数类型（如汉明窗、布莱克曼窗等），并计算合适的滤波器长度N；等波纹最佳逼近法中，remezord函数确定滤波器的阶数Ne，remez函数计算滤波器系数。 通过绘制滤波器的幅频特性、滤波器输出信号的时域波形图，可以直观地评估滤波器的性能和效果。整个实验过程不仅锻炼了理论知识的应用能力，也提升了软件编程和数据分析的实际操作技能。