數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)4 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

1、實(shí)驗(yàn)四 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.掌握MATLAB常見(jiàn)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)、數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)基本函數(shù)，包括IIR和FIR的階數(shù)估計(jì)，濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)等，能夠利用這些函數(shù)進(jìn)行數(shù)字低通濾波器設(shè)計(jì)。 2.學(xué)習(xí)使用MATLAB中濾波器輔助實(shí)現(xiàn)軟件進(jìn)行濾波器設(shè)計(jì)。 3.學(xué)習(xí)使用濾波器的直接型實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行濾波器實(shí)現(xiàn)。 4. 學(xué)習(xí)、了解利用專(zhuān)用DSP處理器，編程實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、在深刻理解數(shù)字濾波器的參數(shù)基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)使用MATLAB數(shù)字濾波器基本設(shè)計(jì)函數(shù)完成（FIR）低通濾波器設(shè)計(jì)。2、在深刻理解數(shù)字濾波器的參數(shù)基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)使用MATLAB數(shù)字濾波器基本設(shè)計(jì)

2、函數(shù)完成（IIR）低通濾波器設(shè)計(jì)。3、對(duì)濾波前后的信號(hào)進(jìn)行頻譜對(duì)比、分析。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（續(xù)）4、（拓展要求）其它種類(lèi)（高通、帶通等）數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)。5、（拓展要求）學(xué)習(xí)使用MATLAB中數(shù)字濾波器輔助設(shè)計(jì)軟件。6、通過(guò)硬件（DSP）實(shí)驗(yàn)箱演示信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波器前后的時(shí)域（示波器）波形與頻譜（計(jì)算結(jié)果）變化。 實(shí)驗(yàn)原理IIR濾波器設(shè)計(jì)方法沖激響應(yīng)不變法雙線(xiàn)性變換法FIR濾波器設(shè)計(jì)方法窗函數(shù)法頻率采樣法濾波器的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)步驟： （1）根據(jù)給定的濾波器設(shè)計(jì)要求，得到參數(shù)化描述，即通帶，阻帶截止頻率 和 ，通帶阻帶紋波 和 等數(shù)據(jù)。（2）找一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)函數(shù)G(z)，使其頻率響應(yīng)逼近設(shè)計(jì)要求。（3

3、）選擇合適的濾波器結(jié)構(gòu)對(duì)滿(mǎn)足要求的傳遞函數(shù)G(z)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。 IIR濾波器設(shè)計(jì)方法： 沖擊響應(yīng)不變法：（a）滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的模擬原型濾波器進(jìn)行部分分式展開(kāi)為： （b）由于 ，可以得到：IIR濾波器設(shè)計(jì)方法：（續(xù)）雙線(xiàn)性變換法： （a）設(shè)計(jì)要求中給出的邊界頻率進(jìn)行預(yù)畸處理，然后用得到的頻率進(jìn)行模擬濾波器設(shè)計(jì)，得到模擬原型濾波器 。（b）用雙線(xiàn)性變換法求出數(shù)字濾波器： 。 FIR濾波器設(shè)計(jì)方法： 窗函數(shù)法：（a）根據(jù)設(shè)計(jì)的要求選擇合適的窗函數(shù) ，然后根據(jù)此窗計(jì)算階數(shù)等參數(shù)N。 （b）寫(xiě)出沖擊響應(yīng)序列的表達(dá)式： ，其中， 為理想的沖擊響應(yīng)序列，一般為無(wú)限長(zhǎng)的， 為長(zhǎng)度為N的窗函數(shù)。 （c）計(jì)算所得沖擊

4、響應(yīng)序列的DTFT，然后驗(yàn)證其是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 FIR濾波器設(shè)計(jì)方法：（續(xù)）頻率采樣法：（a）根據(jù)設(shè)計(jì)要求估算濾波器階數(shù)N。 （b）對(duì)要求的頻率響應(yīng)特性進(jìn)行采樣，獲得N個(gè)離散樣點(diǎn)值H(k)。 （c）對(duì)H(k)求N點(diǎn)IFFT，得到所需要的濾波器沖擊響應(yīng)序列h(n)。（d）計(jì)算所得沖擊響應(yīng)序列的DTFT，然后驗(yàn)證其是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 濾波器的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu) FIR濾波器直接型實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)并聯(lián)結(jié)構(gòu)多相實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)線(xiàn)性相位型結(jié)構(gòu) 濾波器的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)：（續(xù)）IIR濾波器直接型實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)：I型和II型級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)并聯(lián)結(jié)構(gòu)濾波器的設(shè)計(jì)函數(shù)FIR濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)：fir1, fir2, remez, remezord, kaiser, kaiserord, hanning, hamming, blackman。IIR濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)：butter, butt