FIR数字滤波器课程设计报告
数字信号处理实验报告-FIR滤波器的设计与实现
数字信号处理实验报告-FIR滤波器的设计与实现在数字信号处理中，滤波技术被广泛应用于时域处理和频率域处理中，其作用是将设计信号减弱或抑制被一些不需要的信号。
根据滤波器的非线性抑制特性，基于FIR（Finite Impulse Response）滤波器的优点是稳定，易设计，可以得到较强的抑制滤波效果。
本实验分别通过MATLAB编程设计、实现、仿真以及分析了一阶低通滤波器和平坦通带滤波器。
实验步骤：第一步：设计一阶低通滤波器，通过此滤波器对波型进行滤波处理，分析其对各种频率成分的抑制效果。
为此，采用零极点线性相关算法设计滤波器，根据低通滤波器的特性，设计的低通滤波器的阶次为n=10，截止频率为0.2π，可以使设计的滤波器被称为一阶低通滤波器。
第二步：设计平坦通带滤波器。
仿真证明，采用兩個FIR濾波器組合而成的阻礙-提升系統可以實現自定義的總三值響應的設計，得到了自定義的總三值響應函數。
实验结果：1、通过MATLAB编程，设计完成了一阶低通滤波器，并通过实验仿真得到了一阶低通滤波器的频率响应曲线，证明了设计的滤波器具有良好的低通性能，截止频率为0.2π。
在该频率以下，可以有效抑制波形上的噪声。
2、设计完成平坦通带滤波器，同样分析其频率响应曲线。
从实验结果可以看出，此滤波器在此频率段内的通带性能良好，通带范围内的信号透过滤波器后，损耗较小，滞后较小，可以满足各种实际要求。
结论：本实验经过实验操作，设计的一阶低通滤波器和平坦通带滤波器具有良好的滤波特性，均已达到预期的设计目标，证明了利用非线性抑制特性实现FIR滤波处理具有较强的抑制滤波效果。
本实验既有助于深入理解FIR滤波器的设计原理，也为其他应用系统的设计和开发提供了指导，进而提高信号的处理水平和质量。
数字信号处理-fir滤波器设计实验报告
数字信号处理课程实验报告实验名称FIR数字滤波器的设计系别通信工程通信学生姓名实验地点实验日期一、实验内容1. 产生三频率（100Hz,500Hz,1000Hz）叠加的信号。
2. 显示其频谱分布。
3. 设计一低通IIR滤波器，滤除最高频率1000Hz信号。
4. 设计一带通滤波器，滤除100Hz及1000Hz信号。
所有设计滤波器均为FIR滤波器二、实验目的本实验重在使学生结合具体应用，通过MATLAB的编程仿真及绘图，对信号的频谱进行分析，并设计相应的FIR滤波器实现滤波处理。
具体可利用对应的函数设计FIR低通，高通，带通，带阻滤波器，并要求有相应的图形表示和结果，观察完成滤波之后的时域波形。
使学生能够利用计算机完成对信号的上述处理与滤波功能，并分析现象。
三、涉及实验的相关情况介绍（包含使用软件或实验设备等情况）计算机一台(安装MATLAB6.5版本或以上版本)四、实验试做记录（含程序、数据记录及分析）function st=mstg%产生信号序列向量st,并显示st的时域波形和频谱%st=mstg 返回三路调幅信号相加形成的混合信号，长度N=1600N=1600 %N为信号st的长度。
Fs=10000;T=1/Fs;Tp=N*T; %采样频率Fs=10kHz，Tp为采样时间t=0:T:(N-1)*T;k=0:N-1;f=k/Tp;fc1=Fs/10; %第1路调幅信号的载波频率fc1=1000Hz,fm1=fc1/10; %第1路调幅信号的调制信号频率fm1=100Hzfc2=Fs/20; %第2路调幅信号的载波频率fc2=500Hzfm2=fc2/10; %第2路调幅信号的调制信号频率fm2=50Hzfc3=Fs/40; %第3路调幅信号的载波频率fc3=250Hz,fm3=fc3/10; %第3路调幅信号的调制信号频率fm3=25Hzxt1=cos(2*pi*fm1*t).*cos(2*pi*fc1*t); %产生第1路调幅信号xt2=cos(2*pi*fm2*t).*cos(2*pi*fc2*t); %产生第2路调幅信号xt3=cos(2*pi*fm3*t).*cos(2*pi*fc3*t); %产生第3路调幅信号st=xt1+xt2+xt3; %三路调幅信号相加fxt=fft(st,N); %计算信号st的频谱%====以下为绘图部分，绘制st的时域波形和幅频特性曲线==================== subplot(3,1,1)plot(t,st);grid;xlabel('t/s');ylabel('s(t)');axis([0,Tp/8,min(st),max(st)]);title('(a) s(t)的波形')subplot(3,1,2)stem(f,abs(fxt)/max(abs(fxt)),'.');grid;title('(b) s(t)的频谱')axis([0,Fs/5,0,1.2]);xlabel('f/Hz');ylabel('幅度')再运行自定义的程序，产生如下三幅图：由上至下依次为高通、带通、低通巴特沃斯滤波器wp=2*pi*5000;ws=2*pi*12000;Rp=2;As=30;[N,wc]=buttord(wp,ws,Rp,As,'s');[B,A]=butter(N,wc,'s');k=0:511;fk=0:140000/512:14000;wk=2*pi*fk;Hk=freqs(B,A,wk);subplot(2,2,1);plot(fk/1000,20*log10(abs(Hk)));grid on;xlabel('ƵÂÊ(KHz)');ylabel('·ù¶È(dB)');axis([0,14,-40,5])五、实验总结通过本次上机实验，熟悉了matlab的使用并且使我我更进一步地了解了FIR数字滤波器的设计方法及其步骤，加深了我对FIR数字滤波器的认识。
fir滤波器实验报告
fir滤波器实验报告fir滤波器实验报告引言：滤波器是信号处理中常用的工具，它可以对信号进行频率选择性处理。
在数字信号处理中，FIR（Finite Impulse Response）滤波器是一种常见的滤波器类型。
本实验旨在通过设计和实现FIR滤波器，探索其在信号处理中的应用。
一、实验目的本实验的主要目的有以下几点：1. 了解FIR滤波器的基本原理和特性；2. 掌握FIR滤波器的设计方法；3. 实现FIR滤波器并对信号进行处理，观察滤波效果。
二、实验原理1. FIR滤波器的原理FIR滤波器是一种非递归滤波器，其输出仅依赖于输入和滤波器的系数。
它的基本原理是将输入信号与滤波器的冲激响应进行卷积运算，得到输出信号。
FIR滤波器的冲激响应是有限长度的，因此称为有限脉冲响应滤波器。
2. FIR滤波器的设计方法FIR滤波器的设计方法有很多种，常用的包括窗函数法、频率采样法和最小二乘法。
在本实验中，我们将使用窗函数法进行FIR滤波器的设计。
具体步骤如下：（1）选择滤波器的阶数和截止频率；（2）选择适当的窗函数，如矩形窗、汉宁窗等；（3）根据选择的窗函数和截止频率，计算滤波器的系数；（4）利用计算得到的系数实现FIR滤波器。
三、实验步骤1. 确定滤波器的阶数和截止频率，以及采样频率；2. 选择合适的窗函数，并计算滤波器的系数；3. 利用计算得到的系数实现FIR滤波器；4. 准备待处理的信号，如音频信号或图像信号；5. 将待处理的信号输入FIR滤波器，观察滤波效果；6. 调整滤波器的参数，如阶数和截止频率，观察滤波效果的变化。
四、实验结果与分析在实验中，我们选择了一个音频信号作为待处理信号，设计了一个10阶的FIR滤波器，截止频率为1kHz，采样频率为8kHz，并使用汉宁窗进行滤波器系数的计算。
经过滤波处理后，观察到音频信号的高频部分被有效地滤除，保留了低频部分，使得音频信号听起来更加柔和。
通过调整滤波器的阶数和截止频率，我们可以进一步调节滤波效果，使得音频信号的音色发生变化。
基于DSP的FIR滤波器设计课程设计报告
目录1、引言.......................................................................... - 2 -1.1 研究背景................................................................ - 3 -1.2 研究意义................................................................ - 3 -1.3 研究目的................................................................ - 4 -2、DSP及其开发环境............................................................. -5 -2.1开发平台一DSP系统....................................................... -5 -2.1.1 DSP 系统的构成.................................................... - 5-2.1.2 DSP 系统的优缺点及设计流程........................................ - 5 -2.1.3 DSP 系统硬件电路图................................................ - 7 -2.2 CCS 开发环境............................................................. - 8 -2.2.1 CCS 集成开发环境.................................................. - 9 -3 FIR 滤波器的设计................................................................ - 10 -3.1 FIR 滤波器设计原理....................................................... - 10 -3.1.1 FIR 滤波器的基本结构............................................... - 10 -3.1.2 FIR 滤波器的特点................................................... - 14 -3.2 FIR 滤波器具体设计方案 .............................................. - 15 -3.2.1 窗函数法......................................................... - 15 -3.2.2 频率抽样法....................................................... - 17 -3.3 FIR 滤波器的MATLAB实现 ................................................ -18 -3.3.1 带通滤波器的MATLAB实现........................................ -19 -3.3.2 低通滤波器的MATLAB实现......................................... -21 -4、FIR滤波器的DSP实现......................................................... -22 -4.1 FFT/IFFT 算法程序及应用.................................................. - 22 -4.1.1 FFT 设计方法..................................................... - 22-4.1.2 FFT 算法的实现................................................... - 24-4.1.3 FFT 算法的仿真和测试结果......................................... - 26 -4.2 FIR 滤波器的DSP的实现................................................. -27 -4.3 总结体会 ................................................................ - 32 - 附录 A MATLAB程序............................................................... -34 - 附录B FFT的DSP实现程序........................................................ -2 -附录C FIR 的DSO实现程序........................................................ -11 -1、引言20世纪60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器发展上了一个新台阶，并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力，其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。
fir数字滤波器设计实验报告
fir数字滤波器设计实验报告Title: FIR Digital Filter Design Experiment ReportAbstract:This experiment aims to design a Finite Impulse Response (FIR) digital filter using MATLAB software. The FIR filter is a type of digital filter that is widely used in signal processing applications. In this experiment, we will design a low-pass FIR filter with specified frequency response characteristics and then implement it using MATLAB.Introduction:Digital filters are essential components in signal processing systems. They are used to remove unwanted noise, extract specific frequency components, and improve the overall quality of signals. FIR filters are a popular choice due to their linear phase response and stability. In this experiment, we will focus on designing a low-pass FIR filter, which attenuates high-frequency components while passing low-frequency components.Methodology:1. Specification of filter characteristics: The first step is to specify the desired frequency response characteristics of the FIR filter, such as the cutoff frequency and the stopband attenuation.2. Design of filter coefficients: Using MATLAB, the filter coefficients are calculated using the specified filter characteristics. This involves determining the filter length and the coefficients that will achieve the desired frequency response.3. Implementation of the filter: The designed filter coefficients are then used to implement the FIR filter in MATLAB. The input signal is passed through the filter to observe the filtering effect.Results:The designed FIR filter successfully meets the specified frequency response characteristics. The filter effectively attenuates high-frequency components while passing low-frequency components, as intended. The implementation of the filter in MATLAB also demonstrates its practical application in signal processing.Conclusion:In conclusion, this experiment has provided hands-on experience in designing and implementing a low-pass FIR digital filter. The use of MATLAB software has facilitated the process and allowed for a deeper understanding of digital filter design. FIR filters are powerful tools in signal processing and their design and implementation are crucial skills for engineers and researchers in various fields. Overall, this experiment has provided valuable insights into the design and implementation of FIR digital filters, and has enhanced our understanding of their applications in signal processing.。
FIR滤波器的多级结构设计方法课程设计报告
燕山大学课程设计说明书题目：FIR滤波器的多级构造设计方法学院〔系〕：年级专业：学号：学生：指导教师：教师职称：电气工程学院?课程设计?任务书课程名称：数字信号处理课程设计生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。
电气工程学院教务科目录第一章引言4第二章设计目的5第三章FIR数字滤波器设计的原理53.1总体概述53.2频率抽样设计法〔整数倍抽取〕6 第四章FIR数字滤波器的设计10第五章程序设计12第六章仿真结果及分析14第七章总结和分析16参考文献16第一章引言随着通信与信息技术的开展，数字信号处理在该领域显得越来越重要，同时数字信号处理在语音、自动控制、航空航天和家用电器等领域也得到了广泛的应用，它已经成为当今一门极其重要的学科和技术。
在数字信号处理中起重要作用并获得广泛应用的是数字滤波器，数字滤波器是数字信号处理的根底。
Matlab(Matrix laboratory)是美国Math Works公司推出的具有强大数值分析，矩阵运算，图形绘制和数据处理等功能的软件，现已广泛应用到教学、科研、工程设计等领域。
随着Matlab软件信号处理工具箱的推出，Matlab已成为信息处理，特别是数字信号处理〔DSP〕应用中分析和设计的主要工具。
就Matlab信号处理中的滤波器设计而言，在很大程度上能快速有效的实现滤波器的分析、设计及仿真，大大节约了设计时间，相对传统计算而言，简化了滤波器的设计难度。
本文将通过利用MATLAB采用采样率转换技术实现FIR滤波器的多级构造设计方法，设计出各级低通滤波器。
关键字：低通滤波器采样率转换第二章设计目的为了实现线性相位滤波特性，一般采用FIR滤波网络构造，但这种构造的滤波器选择性低，实现窄带滤波器需用太多的加权系数〔几百到几千〕，这样就是运算量太大，延时也很大。
例如在地震数据处理中，采样速率为100hz，要求滤出0.1hz以下的超低频信号量分量，采用过渡带最窄的矩形窗设计法，权系数N为2000左右，考虑到线性相位时权系数的对称性，每计算一点输出至少需要1000次乘法，滤波器延时10秒，这种实现方案是不切实际的。
FIR滤波器设计与实现实验报告
FIR滤波器设计与实现实验报告实验报告：FIR滤波器设计与实现一、实验目的本实验旨在通过设计和实现FIR滤波器来理解数字滤波器的原理和设计过程，并且掌握FIR滤波器的设计方法和实现技巧。
二、实验原理1.选择滤波器的类型和阶数根据滤波器的类型和阶数的不同，可以实现不同的滤波效果。
常见的滤波器类型有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
选择适当的滤波器类型和阶数可以实现对不同频率分量的滤波。
2.确定滤波器的系数在设计FIR滤波器时，系数的选择对滤波器的性能有重要影响。
通常可以使用窗函数法、最小二乘法、频率采样法等方法来确定系数的值。
常见的窗函数有矩形窗、汉明窗和布莱克曼窗等。
三、实验步骤1.确定滤波器的类型和阶数根据实际需求和信号特点，选择合适的滤波器类型和阶数。
例如，如果需要设计一个低通滤波器，可以选择实验中使用的巴特沃斯低通滤波器。
2.确定滤波器的频率响应根据滤波器的类型和阶数，确定滤波器的频率响应。
可以通过matlab等软件来计算和绘制滤波器的频率响应曲线。
3.确定滤波器的系数根据频率响应的要求，选择合适的窗函数和窗长度来确定滤波器的系数。
可以使用matlab等软件来计算和绘制窗函数的形状和频率响应曲线。
4.实现滤波器的功能将滤波器的系数应用于输入信号，通过加权求和得到输出信号的采样点。
可以使用matlab等软件来模拟和验证滤波器的功能。
四、实验结果在实际实验中，我们选择了一个4阶低通滤波器进行设计和实现。
通过计算和绘制滤波器的频率响应曲线，确定了窗函数的形状和窗长度。
在实际实验中，我们通过实现一个滤波器功能的matlab程序来验证滤波器的性能。
通过输入不同频率和幅度的信号，观察滤波器对信号的影响，验证了设计的滤波器的功能有效性。
五、实验总结通过本实验，我们深入了解了FIR滤波器的设计原理和实现方法。
通过设计和实现一个具体的滤波器，我们掌握了滤波器类型和阶数的选择方法，以及系数的确定方法。
FIR数字滤波器的设计实验报告
思考题：1.结合基本原理理解每一条语句的意义
2.改变N的值，观察相应的幅度频率响应的变化，可以得出什么结论？
答：N=128时，运行结果如下，随着N的增大，幅度频率响应的波形越密集；随N的减小，波形越稀疏。
3.选择合适的窗函数设计一个FIR数字低通滤波器，要求：通带截止频率为wp=0.3pi, Rp=0.05dB,阻带截止频率为ws=0.45pi, As=50dB.描绘该滤波器的脉冲响应、窗函数及滤波器的幅频响应曲线和相频响应曲线。
xlabel('n');ylabel('wd(n)');
subplot(2,2,3),stem(n,b,'filled','k');
axis([0,N,1.1*min(b),1.1*max(b)]);title('实际脉冲响应');
xlabel('n');ylabel('h(n)');
subplot(2,2,4),plot(w/pi,dbH,'k');
2、熟悉线性相位FIR滤波器的幅频特性和相频特性。
3、了解各种不同窗函数对滤波器性能的影响。
实验内容和步骤
（原理、主要步骤、算法、程序、运行结果、对结果的讨论，思考题解答等）
1.在同一图形坐标上显示矩形窗三角形窗汉宁窗哈明窗布莱克曼窗的特性曲线
N=64;n=1:N;beta=7.865;
wbo=boxcar(N);
wc=(ws+wp)/2; %截止频率取通阻带频率的平均值
hd=ideal_lp(wc,N); %建立理想低通滤波器
பைடு நூலகம்b=hd.*windows %求FIR系统函数系数
FIR滤波器设计与实现实验报告
FIR滤波器设计与实现实验报告目录一、实验概述 (2)1. 实验目的 (3)2. 实验原理 (3)3. 实验设备与工具 (4)4. 实验内容与步骤 (6)5. 实验数据与结果分析 (7)二、FIR滤波器设计 (8)1. 滤波器设计基本概念 (9)2. 系数求解方法 (10)频谱采样法 (11)最小均方误差法 (14)3. 常用FIR滤波器类型 (15)线性相位FIR滤波器 (16)非线性相位FIR滤波器 (18)4. 设计实例与比较 (19)三、FIR滤波器实现 (20)1. 硬件实现基础 (21)2. 软件实现方法 (22)3. 实现过程中的关键问题与解决方案 (23)4. 滤波器性能评估指标 (25)四、实验结果与分析 (26)1. 实验数据记录与处理 (27)2. 滤波器性能测试与分析 (29)通带波动 (30)虚部衰减 (31)相位失真 (32)3. 与其他设计方案的对比与讨论 (33)五、总结与展望 (34)1. 实验成果总结 (35)2. 存在问题与不足 (36)3. 未来发展方向与改进措施 (37)一、实验概述本次实验的主要目标是设计并实现一个有限脉冲响应（Finite Impulse Response，简称FIR）滤波器。
FIR滤波器是数字信号处理中常用的一种滤波器，具有线性相位响应和易于设计的优点。
本次实验旨在通过实践加深我们对FIR滤波器设计和实现过程的理解，提升我们的实践能力和问题解决能力。
在实验过程中，我们将首先理解FIR滤波器的基本原理和特性，包括其工作原理、设计方法和性能指标。
我们将选择合适的实验工具和环境，例如MATLAB或Python等编程环境，进行FIR滤波器的设计。
我们还将关注滤波器的实现过程，包括代码编写、性能测试和结果分析等步骤。
通过这次实验，我们期望能够深入理解FIR滤波器的设计和实现过程，并能够将理论知识应用到实践中，提高我们的工程实践能力。
本次实验报告将按照“设计原理设计方法实现过程实验结果与分析”的逻辑结构进行组织，让读者能够清晰地了解我们实验的全过程，以及我们从中获得的收获和启示。
fir数字滤波器的设计实验报告
fir数字滤波器的设计实验报告Title: Experimental Report on the Design of FIR Digital FilterIntroductionIn the field of digital signal processing, finite impulse response (FIR) filters play a crucial role in removing unwanted noise and extracting relevant information from digital signals. The design and implementation of FIR filters are essential for various applications, including audio processing, image processing, and communication systems. In this experimental report, we will discuss the design and implementation of an FIR digital filter and present the results of our experiments.Design of FIR Digital FilterThe design of an FIR digital filter involves determining the filter coefficients that will produce the desired frequency response. In this experiment, we used the window method to design a low-pass FIR filter with a cutoff frequency of 1 kHz. The filter order was chosen to be 64, which provides a good balance between the filter's frequency response and computational complexity.Implementation of FIR Digital FilterAfter designing the filter coefficients, we implemented the FIR digital filter using MATLAB. We generated a test signal consisting of a 2 kHz sine wave and added white Gaussian noise to simulate a noisy input signal. The input signal was then passed through the FIR filter, and the filtered output signal was obtained. Experimental ResultsWe analyzed the frequency response of the designed FIR filter and compared it with the ideal low-pass filter response. The frequency response of the FIR filter closely matched the desired response, demonstrating the effectiveness of the filter design. Furthermore, we observed that the filtered output signal effectively removed the high-frequency noise while preserving the low-frequency components of the input signal.ConclusionIn conclusion, the design and implementation of an FIR digital filter using the window method proved to be successful in this experiment. The experimental results demonstrated the ability of the FIR filter to remove unwanted noise and extract relevant information from digital signals. The knowledge gained from this experiment will be valuable in the practical application of FIR filters in various digital signal processing systems.In summary, the design and implementation of FIR digital filters are essential in digital signal processing. Through this experimental report, we have gained valuable insights into the design and implementation of FIR filters, as well as their practical application in removing noise and extracting relevant information from digital signals.。
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FIR数字滤波器课程设计报告
数字滤波器是一种通过数字信号处理来实现滤波的设备，主要用于去除信号中的噪声或不需要的频率成分。
在本次课程设计中，我们将设计一个FIR（有限冲激响应）数字滤波器，用于对输入信号进行滤波处理。
一、设计目标
设计一个离散时间FIR数字滤波器，具有以下特点：
1.滤波器类型：低通滤波器
2.滤波器阶数：10阶
3.截止频率：2kHz
4.采样频率：4kHz
二、设计步骤
1.确定滤波器系数：根据滤波器类型、阶数和截止频率，利用滤波器设计工具进行计算，得到滤波器的系数。
2.实现滤波器：将滤波器系数作为滤波器的输入，通过算法实现滤波器的功能。
3.验证滤波器性能：使用信号发生器生成一组测试信号，将其输入到滤波器中，并通过示波器观察滤波后的信号波形。
三、滤波器系数计算
1.选择滤波器类型为低通滤波器，即希望通过滤波器的信号为低频信号，而将高频信号滤除。
2.选择滤波器阶数为10阶，即滤波器具有10个延迟单元。
3.选择截止频率为2kHz，即希望2kHz以下的信号通过滤波器，2kHz
以上的信号被滤除。
四、滤波器实现
采用直接型FIR滤波器结构来实现该低通滤波器。
具体算法如下：
1.输入信号x(n)和滤波器系数h(n)，其中n表示时刻。
2.延时单元：将输入信号每次延迟一个单位，即x(n)→x(n-1)。
3.权重系数：将延时后的信号与对应的滤波器系数相乘得到权重系数，即a(n)=x(n-1)×h(n)。
4.累加求和：将所有的权重系数相加求和得到输出信号，即
y(n)=∑a(n)。
五、滤波器性能验证
使用信号发生器产生频率为1kHz，幅度为1V的正弦波信号作为输入
信号，将其输入到滤波器中，并通过示波器观察滤波后的信号波形。
同时，使用频谱分析仪观察滤波前后信号的频谱图，并比较滤波效果。
六、总结与改进
通过本次课程设计，我们成功设计并实现了一个FIR数字滤波器。
滤
波器具有低通特性，能够有效滤除高频信号，保留低频信号。
同时，我们
对滤波器性能进行了验证，并观察了滤波前后的信号波形和频谱图，滤波
效果良好。
在今后的研究中，我们可以尝试设计其他类型的数字滤波器，
如高通滤波器、带通滤波器等，以满足不同应用的需求。