通信软件实训-matlab

学生实习报告

实习类型：

学号：

学生姓名：

指导教师：

专业班级：

院（部）：

2016年 06月 26 日

填写说明

1.该实习报告适用于本校全日制本科生的各类实习教学活动。

2.实习类型应严格按照教学任务规定的名称填写。

3.实习报告装订顺序为：封面、填写说明、实习成绩评定表、实习报告正文。

4.实习报告正文应包含以下内容：

○1设计目的

○2设计原理及方法(可以加图说明)

○3实验步骤

○4给出程序以及仿真图

○5结论及分析

○6设计心得

要求实习报告内容详实、条理清楚、重点突出、逻辑性强，着重写出对实习内容的分析与总结、体会和感受，特别是自己所学的专业理论与实践的结合与对照。

实习成绩评定表

Matlab 课程设计

一、设计目的

1、掌握用窗函数法设计FIR 数字滤波器的原理和方法。

2、熟悉线性相位FIR 数字滤波器特性。

3、了解各种窗函数对滤波特性的影响。

二、设计原理与方法

如果所希望的滤波器的理想频率响应函数为

，则对应的单位脉冲响应

为：1

()()2jw jwn d

d h n H

e e dw π

π

π

-

=⎰

窗函数设计法的基本原理是用有限长单位脉冲响应序列h(n)逼近hd(n)。由于hd(n)往往是无限长序列，且是非因果的，所以用窗函数ω(n)将hd(n)截断，并进行加权处理，得到()()()d h n h n w n =，h(n)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

为

10

()()N jw jwn n H e h n e --==∑

式中，N 为所选窗函数ω(n)的长度。

用窗函数法设计的滤波器性能取决于窗函数ω(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可参见课本。

这样选定窗函数类型和长度N 后，求出单位脉冲响为，并求出

。

是否满足要求，要进行验算。一般在h(n)尾部加零使长度满足2的整数次幂，以便用FFT 计算

。如果要观察细节，补零点数增多即可。如果

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h(n)还必须满足h(n)=h(N-1-n)或者h(n)=-h(N-1-n)。根据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。要根据所设计的滤波特性正确选择其中一类。

三、设计内容及步骤

1、复习用窗函数法设计FIR数字滤波器一节内容，阅读本实验原理，掌握设计步骤。

2、编写程序

（1）编写能产生矩型窗、升余弦窗、改进升余弦窗和二阶升余弦窗的窗函数子程序。

（2）编写主程序。主程序框图如下图所示，仅供参考。其中幅度特性要求用dB 表示。

图1 主程序框图

3、设计内容

a 、用升余弦窗设计一线性相位低通FIR 数字滤波器，截止频率Wc=rad 。窗口

N=15，33。要求在两种窗口长度情况下，分别求出h(n)，打印出相应的幅频特性和相频曲线。观察3db 带宽和20db 带宽，总结窗口N 对滤波特性的影响。设计低通FIR 数字滤波器时，一般以理想低通滤波特性为逼近函数,即

b 、N=33，Wc= rad ，用四种窗函数设计线性相位低通滤波器。绘制相应的幅

频特性曲线，观察3dB 带宽和20dB 带宽以及阻带最小衰减，比较四种窗函数对滤波特性的影响。

四、程序及仿真图

1、用升余弦窗设计一线性相位低通FIR 数字滤波器，截止频率w c ＝

4

π

rad 。窗口长度N ＝15，33。要求在两种窗口长度情况下，分别求出h(N)，打印出相应的幅频特性和相频特性曲线，观察3dB 带宽和20 dB 带宽。总结窗口长度N 对滤波特性的影响。 程序代码如下：

1.（1）%N=15时的升余弦窗（即汉宁窗） clear;close all

N=15; wc=pi/4; % 理想低通滤波器参数 n=0:N-1; r=(N-1)/2;

hdn=sin(wc*(n-r))/pi./(n-r); % 计算理想低通单位脉冲响应hd(n)

if rem(N,2)~=0 hdn(r+1)=wc/pi; end % N 为奇数时，处理n=r0/0型 wn=hanning(N); hn=hdn.*(wn');

[H,w]=freqz(hn,[1],1024,'whole');

dbH=20*log10((abs(H)+eps)/max(abs(H))); figure(1);

,()0

1211()()22sin ()()c

c

j a c j d c j j n

j a j n d d

c e H e N a h n H e e e e

d n a n a ωω

πωωωωωπω

ωωωωπω

ππωπ-----

⎧≤⎪=⎨

<<⎪⎩-=

==-=

-⎰⎰4

π

4

π

subplot(2,2,1);stem(n,hn,'.');

xlabel('n');ylabel('h(n)');title('N=15时的汉宁窗h(n)');

subplot(2,2,2);plot(w,abs(H));

xlabel('w');ylabel('H(jw)');title('h(n)的幅频特性');axis([0,3,0,1.5]);

subplot(2,2,3);plot(w,angle(H));

xlabel('w');ylabel('φ(w)');title('h(n)的相频特性');axis([0,3,-4,4]); subplot(2,2,4); plot(w/pi,dbH);

xlabel('w/pi');ylabel('dB');title('损耗特性');axis([0,1,-110,0]);

（2）N=33时的升余弦窗（即汉宁窗）

clear;close all

N=33; wc=pi/4; % 理想低通滤波器参数

n=0:N-1;

r=(N-1)/2;

hdn=sin(wc*(n-r))/pi./(n-r); % 计算理想低通单位脉冲响应hd(n)

if rem(N,2)~=0 hdn(r+1)=wc/pi; end % N为奇数时，处理n=r0/0型wn=hanning(N);

hn=hdn.*(wn');

[H,w]=freqz(hn,[1],1024,'whole');

dbH=20*log10((abs(H)+eps)/max(abs(H))); figure(1);

subplot(2,2,1);stem(n,hn,'.');

xlabel('n');ylabel('h(n)');title('N=33时的汉宁窗h(n)');

subplot(2,2,2);plot(w,abs(H));

xlabel('w');ylabel('H(jw)');title('h(n)的幅频特性');axis([0,3,0,1.5]);

subplot(2,2,3);plot(w,angle(H));

xlabel('w');ylabel('φ(w)');title('h(n)的相频特性');axis([0,3,-4,4]); subplot(2,2,4); plot(w/pi,dbH);

xlabel('w/pi');ylabel('dB');title('损耗特性');axis([0,1,-110,0]);