窗函数滤波器课程设计

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1、 0 目录目录 目录目录 目录 0 第一章 课程设计的目的. 1 第二章 主要设计内容 2 第三章 设计原理及思想 3 3.1 设计 FIR 滤波器的原理 3 3.2 各种窗函数的具体参数 4 第四章 主程序框图 . 5 第五章 参考程序. 6 第六章 FIR 滤波器图像对比 . 9 6.1 低通滤波器设计结果图 9 6.2 带通滤波器设计结果图 9 6.3 高通滤波器设计结果图 10 第七章 滤波器的应用 11 7.1 应用程序 11 7.2 滤波结果图 12 第八章 心得体会. 14 第九章 参考文献. 15 1 第一章第一章 课程设计的目的课程设计的目的 语音信号处理的好坏将影响并导致语

2、音信号的好坏， 只有通过将这些语音信号进行一系 列的的数字处理，才能将那些非必要的噪声杂波妥善滤除，得到纯净的单纯的语音信号，因 此语音信号去噪处理是具有现实意义的研究课程。 通过课设可以达到以下目的： 1、通过课程设计把自己在大学中所学的知识应用到实践当中。 2、深入了解利用 Matlab 设计 FIR 数字滤波器的基本方法。 3、在课程设计的过程中掌握程序编译及软件设计的基本方法。 4、提高自己对于新知识的学习能力及进行实际操作的能力。 5、锻炼自己通过网络及各种资料解决实际问题的能力。 2 第二章第二章 主要设计内容主要设计内容 利用窗函数法设计 FIR 滤波器，绘制出滤波器的特性图。利

3、用所设计的滤波器对多 个频带叠加的正弦信号进行处理，对比滤波前后的信号时域和频域图，验证滤波器的效果。 1、学习用窗函数法设计 FIR 数字滤波器的原理及其设计步骤； 2、用 Matlab 方法对 FIR 数字滤波器数学模型的系数进行求解；并用窗函数法完成低 通、高通、带通滤波器的设计； 采用频率为 16KHZ、截止频率为 200HZ，阶数为 30 阶； 3、用三角形窗、哈明窗、布莱克曼窗完成 FIR 数字滤波器的设计，并对结果进行比较 和分析。 3 第三章第三章 设计原理及思想设计原理及思想 3.1 设计设计 FIR 滤波器的原理滤波器的原理 如果所希望的滤波器的理想的频率响应函数为 j d

4、 eH，则其对应的单位脉冲响应为 deeHnh jj dd 2 1 （3.1） 窗函数设计法的基本原理是用有限长单位脉冲响应序列 nh逼近 nhd。 由于 nhd往 往是无限长序列，而且是非因果的，所以用窗函数 n将 nhd截断，并进行加权处理， 得到： nnhnh d （3.2） nh就作为实际设计的 FIR 数字滤波器的单位脉冲响应序列，其频率响应函数 j eH 为 nj N n j enheH 1 0 （3.3） 式中，N 为所选窗函数 n的长度。 我们知道，用窗函数法设计的滤波器性能取决于窗函数 n的类型及窗口长度 N 的取 值。 设计过程中， 要根据对阻带最小衰减和过渡带宽度的要求选

5、择合适的窗函数类型和窗口 长度 N 。各种类型的窗函数可达到的阻带最小衰减和过渡带宽度见表 1。 这样选定窗函数类型和长度 N 之后，求出单位脉冲响应 nnhnh d ，并按照式 （3.3）求出 j eH。 j eH是否满足要求，要进行演算。一般在 nh尾部加零使长度满 足2的整数次幂， 以便用FFT计算 j eH。 如果要观察细节， 补零点数增多即可。 如果 j eH 不满足要求，则要重新选择窗函数类型和长度 N，再次验算，直至满足要求。 如果要求线性相位特性，则 nh还必须满足 nNhnh1 根据上式中的正、 负号和长度 N 的奇偶性又将线性相位 FIR 滤波器分成四类。 要根据所 设计的

6、滤波特性正确选择其中一类，例如，要设计线性相位低通特性，可以选择 4 nNhnh1这一类，而不能选择 nNhnh1这一类。 3.2 各种窗函数的具体参数各种窗函数的具体参数 表表 1 各种窗函数的基本参数各种窗函数的基本参数 窗函数 旁瓣峰值幅度/dB 过渡带宽 阻带最小衰减/dB 矩形窗 -13 4/N -12 三角形窗 -25 8/N -25 汉宁窗 -31 8/N -44 哈明窗 -41 8/N -53 不莱克曼窗 -57 12/N -74 凯塞窗(=7.865) -57 10/N -80 5 第四章第四章 主程序框图主程序框图 开始 读入窗口长度 N 计算 hd(n) 调用窗函数子程序求 w(n) 调用子程序（函数）计算 H(k)=DFTh(n) 调用绘图子程序（函数）绘制 H(k)幅度相位曲线 结束