基于Kaiser的FIR数字滤波器设计报告书.doc
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课程设计
课程设计名称：
基于Kaiser窗的FIR数字低通
滤波器设计
专业班级：
电信1003班
学生姓名：
董成成
学号：
201046830509
指导教师：
李相国
课程设计时间：
2013年6月
电子信息工程专业课程设计任务书
学生姓名
董成成
专业班级
电信1003班
学号
201046830509
题目
基于Kaiser窗的FIR数字低通滤波器设计
课题性质
工程技术研究
课题来源
自拟课题
指导教师
李相国
同组姓名
主要内容
设计一个具有如下性能指标的FIR数字低通滤波器：
=0.25，=0.4，=0.01，=0.001；窗函数为Kaiser窗；分析最后设计结果性能。
任务要求
1.温习窗函数法设计数字FIR滤波器的原理和设计方法；
2.求出最后所设计出的滤波器冲激响应系数；
3.绘制所设计滤波器的增益响应曲线。
参考文献
[1]胡广书.数字信号处理—理论、算法与实现[M].北京:
清华大学出版社,1997.
[2]R.Lyons.UnderstandingDigitalSignalProcessing[M].2nded.PrenticeHallPTR.,2004.
[3]A.V.奥本海姆,R.W.谢弗andJ.R.巴克.离散时间信号处理[M].第二版.西安交通大学出版社,2001.
[4]S.K.Mitra.DigitalSignalProcessing:
AComputer-BasedApproach[M].3rded.McGraw-Hill,2005.
审查意见
指导教师签字：
教研室主任签字：
年月日
说明：
本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计（论文）首页
1需求分析
基于Kaiser窗的FIR低通滤波器是利用Kaiser函数截取无限冲击响应h（n），最后利用函数freqz得到加窗后的滤波器的幅频响应和相频响应。
2概要设计
开始
读入窗口长度M
计算hd（n）
用Kaiser窗函数求w（n）
计算H（k）=frez[h（n）]
绘图子（函数）绘制H（k）幅度相位曲线
结束
图6-1主程序框图
计算h（n）=hd（n）w（n）
（1）代入参数值，计算、、、、M的值：
omegap=0.25*pi;omegas=0.4*pi;deltap=0.01;deltas=0.001;
omegac=（omegap+omegas）/2;
deltaomega=omegas-omegap;
As=-20*log10（deltas）;
beta=0.1102*（As-8.7）;
M=ceil（（As-8）/（2.285*deltaomega））;
（2）定义定义域，Kaiser函数求得，截取冲击响应h（n）得出滤波器时域值h,并求其频域特性：
n=0:
M;
p=M/2;
wk=kaiser（M+1,beta）;
h=（sin（omegac*（n-p））./（pi*（n-p+eps）））.*wk';
[H,w]=freqz（h,1）;
（3）定义定义域，画滤波特性
Nc=fix（omegac/（pi/length（w）））;
>>Hd=[ones（1,Nc）,zeros（1,length（w）-Nc）];
>>N=length（h）;L=N/2;
>>b=2*（h（L:
-1:
1））;k=[1:
1:
L];k=k-0.5;w1=[0:
1:
511]'*pi/512;
>>A2=cos（w1*k）*b';
>>E=Hd-A2';
>>subplot（3,1,1）
>>stem（n,h,'fill','MarkerSize',2）
>>axis（[0,N,-0.1,0.5]）
>>subplot（3,1,2）
>>plot（w,20*log10（abs（H）））
>>axis（[0pi-10010]）
>>subplot（3,1,3）
>>plot（w,E）
>>axis（[0pi-0.0010.001]）
3运行环境
Window2003系统和Win7系统
4开发工具和编程语言
Matlab软件、Matlab语言
5详细设计
>>clear;
----【清除变量】----------------------------------
omegap=0.25*pi;omegas=0.4*pi;deltap=0.01;deltas=0.001;
omegac=（omegap+omegas）/2;
deltaomega=omegas-omegap;
-----【利用计算得出和】----------
As=-20*log10（deltas）;
beta=0.1102*（As-8.7）;
M=ceil（（As-8）/（2.285*deltaomega））;
----【利用算得、和阶数M】------------------------------------------------
n=0:
M;
p=M/2;
wk=kaiser（M+1,beta）;
h=（sin（omegac*（n-p））./（pi*（n-p+eps）））.*wk';
--------【根据Kaiser函数求得，截取冲击响应得到
滤波器时域表达式】-----------------------------------------
[H,w]=freqz（h,1）;
-------【利用frez函数求出滤波器频域的表达式】----------------------------------------
Nc=fix（omegac/（pi/length（w）））;
>>Hd=[ones（1,Nc）,zeros（1,length（w）-Nc）];
>>N=length（h）;L=N/2;
>>b=2*（h（L:
-1:
1））;k=[1:
1:
L];k=k-0.5;w1=[0:
1:
511]'*pi/512;
>>A2=cos（w1*k）*b';
>>E=Hd-A2';
>>subplot（3,1,1）
>>stem（n,h,'fill','MarkerSize',2）
>>axis（[0,N,-0.1,0.5]）
>>subplot（3,1,2）
>>plot（w,20*log10（abs（H）））
>>axis（[0pi-10010]）
>>subplot（3,1,3）
>>plot（w,E）
>>axis（[0pi-0.0010.001]）
----------【定义定义域，画滤波特性，所利用的函数有：
fix取整函数，ones生成全1矩阵，zeros生成全零矩阵，subplot画子图，plot画图函数，axis函数规定横纵坐标范围】---------------------------------
6调试分析
此次课程设计没有调用子函数，整个程序实现得出基于Kaiser窗函数的滤波特性，在编写的过程中，通过查阅Matlab书籍和数字信号处理教科书，不断完善，不断修改，得到理想的实验结果。
7测试结果
参考文献
[1]胡广书.数字信号处理—理论、算法与实现[M].北京:
清华大学出版社,1997.
[2]R.Lyons.UnderstandingDigitalSignalProcessing[M].2nded.PrenticeHallPTR.,2004.
[3]A.V.奥本海姆,R.W.谢弗andJ.R.巴克.离散时间信号处理[M].第二版.西安交通大学出版社,2001.
[4]S.K.Mitra.DigitalSignalProcessing:
AComputer-BasedApproach[M].3rded.McGraw-Hill,2005.
心得体会
通过本次课程设计，又加深了对软件Matlab的使用以及其中函数的熟悉，最重要的是学习了如何利用窗函数法设计FIR滤波器，从自己的基于Kaiser窗函数的FIR低通滤波器的设计，知道如何实现FIR的滤波器的设计；同样，高通，带通设计思路也会很清晰，以及牵涉到利用其它窗函数，和IIR滤波器设计，相信经过自己的慢慢学习，也会设计出来。
因此，自己通过这次课程设计，收获颇为丰富。
信息科学与工程学院课程设计成绩评价表
课程名称：
数字信号处理
设计题目：
基于Kaiser窗的FIR数字低通滤波器设计
专业：
电子信息工程班级：
1003班姓名：
董成成学号：
201046830509
序号
评审项目
分数
满分标准说明
1
内容
思路清晰，语言表达准确，概念清楚，论点正确；设计方法科学，分析归纳合理；结论严谨，设计有应用价值。
任务饱满，工作量适中
2
创新
内容新颖，设计能反映新技术，对前人工作有改进或突破，或有独特见解
3
完整性、实用性
整体构思后合理，理论依据充分，设计完整，实用性强
4
数据准确、可靠
数据准确，算法设计合理
5
规范性
设计格式、绘图、实验数据、标准的运用等符合有关标准和规定
6
纪律性
遵守课程设计纪律，听从指导教师安排，设计过程态度认真
7
答辩
准备充分，思路清晰、论点正确、对设计方案理解深入，问题回答有理有据，简明正确
总分
综
合
意
见
该生对设计内容熟悉，实验方法科学，设计完整。
课程设计报告内容充实，完成了课程设计任务。
综合评定成绩为：
指导教师李相国2013年6月28日
10
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