基于窗函數(shù)的FIR數(shù)字低通濾波器的設(shè)計(jì)開題報告

基于窗函數(shù)的FIR

數(shù)字低通濾波器的設(shè)計(jì)專業(yè)：電子信息工程姓名：張三學(xué)號：0808211014指導(dǎo)老師：劉俊主要內(nèi)容研究背景和意義1國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r2研究內(nèi)容和目標(biāo)3研究原理和方法4進(jìn)度安排5一、研究背景和意義

隨著信息時代和數(shù)字世界的到來，數(shù)字信號處理技術(shù)已成為當(dāng)今一門極其重要的學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域。數(shù)字信號處理DSP(DigitalSignalProeessing)是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)值計(jì)算的方法對信號進(jìn)行采樣、變換、綜合、估值和識別等加工處理，以達(dá)到提取信息和便于應(yīng)用的目的。目前，它正在各種工程技術(shù)領(lǐng)域里快速發(fā)展，并且在許多的應(yīng)用領(lǐng)域逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬信號處理系統(tǒng)，如通訊、自動控制、電力系統(tǒng)、故障檢測、語音、自動化儀表、航空航天、鐵路、機(jī)器人、雷達(dá)、聲納、遙感等領(lǐng)域研究意義

以往的濾波器大多采用模擬電路技術(shù)，但是模擬電路技術(shù)存在很多難以解決的問題，而采用數(shù)字則避免很多類似的難題，當(dāng)然數(shù)字濾波器在其他方面也有很多突出的優(yōu)點(diǎn)都是模擬技術(shù)所不能及的，所以采用數(shù)字濾波器對信號進(jìn)行處理是目前的發(fā)展方向。FIR濾波器很容易獲得嚴(yán)格的線性相位特性，避免被處理信號產(chǎn)生相位失真，而線性相位體現(xiàn)在時域中僅僅是h(n)在時間上的延遲。

生物和醫(yī)學(xué)雷達(dá)和聲納語音通信二、國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

數(shù)字濾波器的一個重要發(fā)展是對有限沖激響應(yīng)(FIR)和無限沖激響應(yīng)(IIR)關(guān)系的認(rèn)識轉(zhuǎn)化。在初期，一般認(rèn)為IIR濾波器比FIR濾波器具有更高的運(yùn)算效率，因而明顯地趨向于前者。

后來，當(dāng)人們提出用快速傅利葉變換(FFT)實(shí)現(xiàn)卷積運(yùn)算的概念之后，發(fā)現(xiàn)高階FIR濾波器也可以用很高的運(yùn)算效率來實(shí)現(xiàn)，這就促使人們對高性能FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法和數(shù)字濾波器的頻域設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了大量的研究，從而出現(xiàn)了此后數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中頻域方法與時域方法并駕齊驅(qū)的局面。三、研究內(nèi)容

用窗函數(shù)法實(shí)現(xiàn)FIR低通濾波器，通過調(diào)用六種窗口函數(shù)，設(shè)計(jì)FIR低通濾波器，并比較其性能。具體工作包括：了解FIR數(shù)字濾波器的特點(diǎn)，分析FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法，重點(diǎn)研究窗函數(shù)設(shè)計(jì)FIR濾波器；采用MATLAB軟件來仿真數(shù)字濾波器，對FIR低通數(shù)字濾波器進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真，結(jié)合圖形對濾波器的性能進(jìn)行分析。

FIR目標(biāo)用給定濾波器的技術(shù)參數(shù)及窗口數(shù)，進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。用Matlab仿真比較各窗函數(shù)對濾波器性能的影響。驗(yàn)算技術(shù)指標(biāo)是否滿足要求四、研究原理和方法

FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法有許多種，如窗函數(shù)設(shè)計(jì)法、頻率采樣設(shè)計(jì)法和最優(yōu)化設(shè)計(jì)法等。設(shè)計(jì)思想：從時域出發(fā)，設(shè)計(jì)逼近理想。設(shè)理想濾波器的單位脈沖響應(yīng)為。一般是無限長的，且是非因果的，不能直接作為FIR濾波器的單位脈沖響應(yīng)。要想得到一個因果的有限長的濾波器，最直接的方法是截斷，即截取為有限長因果序列，并用窗函數(shù)進(jìn)行加權(quán)作為FIR濾波器的單位脈沖響應(yīng)。六種窗函數(shù)1、矩形窗2、漢寧窗3、海明窗4、布萊克曼窗5、凱賽窗6、三角窗仿真參數(shù)

濾波器的中心頻率：2000hz；

濾波器的帶寬：600hz；

其通頻帶范圍：

抽樣頻率：10000hz；

通帶衰減：1dB；

阻帶衰減：60dB窗函數(shù)旁瓣峰值幅度/dB過渡帶寬阻帶最小衰減/dB矩形窗-134π/N-12三角形窗-258π/N-25漢寧窗-318π/N-44哈明窗-418π/N-53布萊克曼窗-5712π/N-74凱塞窗-5710π/N-80六種窗函數(shù)的基本參數(shù)窗函數(shù)設(shè)計(jì)流程圖開始確定逼近理想濾波器頻率響應(yīng)函數(shù)求理想濾波器的單位抽樣函數(shù)根據(jù)仿真參數(shù)和窗口，進(jìn)行設(shè)計(jì)加窗，并求出頻率響應(yīng)函數(shù)頻率響應(yīng)函數(shù)是否滿足要求得到所需FIR濾波器結(jié)束重新選擇窗口長度N六、進(jìn)度安排數(shù)字低通FIR2012.3.16-3.31整理相關(guān)資料，確定實(shí)現(xiàn)方案2012.2.15-3.15確定論文題目,收集有關(guān)資料，完成開