1、課 程 設 計課程設計名稱:基于Blackman窗的FIR數字低通濾波器設計專業班級 ： 電信1003 學生姓名 ： 星空 學 號 ： 指 導 教 師 ： 課程設計時間： 2013. 數字信號處理 專業課程設計任務書學生姓名星空專業班級電信1003學號題 目基于Blackman窗的FIR數字低通濾波器設計課題性質工程技術研究課題來源自擬課題指導教師同組姓名主要內容 設計一個具有如下性能指標的FIR數字帶通濾波器：=0.25，=0.4；窗函數為Blackman窗；分析最后設計結果性能。任務要求1. 溫習窗函數法設計數字FIR濾波器的原理和設計方法；2. 求出最后所設計出的濾波器沖激響應系數；3.

2、 繪制所設計濾波器的增益響應曲線。參考文獻1 胡廣書. 數字信號處理理論、算法與實現M. 北京: 清華大學出版社, 1997.2 R. Lyons. Understanding Digital Signal Processing M. 2nd ed. Prentice Hall PTR., 2004.3 A.V.奧本海姆, R.W.謝弗 and J.R.巴克. 離散時間信號處理M. 第二版. 西安交通大學出版社, 2001.4 S. K. Mitra. Digital Signal Processing: A Computer-Based ApproachM. 3rd ed. McGraw-H

3、ill, 2005.審查意見指導教師簽字：李相國教研室主任簽字： 年 月 日 說明：本表由指導教師填寫，由教研室主任審核后下達給選題學生，裝訂在設計（論文）首頁1 需求分析數字濾波器可以理解為是一個計算程序或算法，將代表輸入信號的數字時間序列轉化為代表輸出信號的數字時間序列，并在轉化過程中，使信號按預定的形式變化。數字濾波器有多種分類，根據數字濾波器沖激響應的時域特征，可將數字濾波器分為兩種，即無限長沖激響應（iir）濾波器和有限長沖激響應（fir）濾波器。iir數字濾波器具有無限寬的沖激響應，與模擬濾波器相匹配。所以iir濾波器的設計可以采取在模擬濾波器設計的基礎上進一步變換的方法。fir數

4、字濾波器的單位脈沖響應是有限長序列。它的設計問題實質上是確定能滿足所要求的轉移序列或脈沖響應的常數問題，設計方法主要有窗函數法、頻率采樣法和等波紋最佳逼近法等。因此設計FIR濾波器的方法之一可以從時域出發，截取有限長的一段沖擊響應作為H(z)的系數，沖擊響應長度N就是系統函數H(z)的階數。只要N足夠長，截取的方法合理，總能滿足頻域的要求。一般這種時域設計、頻域檢驗的方法要反復幾個回合才能成功。要設計一個線性相位的FIR數字濾波器，首先要求理想頻率響應。是w的周期函數，周期為，可以展開成傅氏級數： 其中是與理想頻響對應的理想單位抽樣響應序列。但不能用來作為設計FIR DF用的h(n)，因為一般

5、都是無限長、非因果的，物理上無法實現。為了設計出頻響類似于理想頻響的濾波器，可以考慮用h(n)來近似。窗函數的基本思想：先選取一個理想濾波器（它的單位抽樣響應是非因果、無限長的），再截取（或加窗）它的單位抽樣響應得到線性相位因果FIR濾波器。這種方法的重點是選擇一個合適的窗函數和理想濾波器。設x(n)是一個長序列，w(n)是長度為N的窗函數，用w(n)截斷x(n)，得到N點序列xn(n)，即xn(n) = x(n) w(n) 在頻域上則有 由此可見，窗函數w(n)不僅僅會影響原信號x(n)在時域上的波形，而且也會影響到頻域內的形狀。加矩形窗后的頻譜和理想頻譜可得到以下結論：加窗使過渡帶變寬，過

6、渡帶的帶寬取決于窗譜的主瓣寬度。矩形窗情況下的過渡帶寬是。N越大，過渡帶越窄、越陡；過渡帶兩旁產生肩峰，肩峰的兩側形成起伏振蕩。肩峰幅度取決于窗譜主瓣和旁瓣面積之比。矩形窗情況下是8.95，與N無關。工程上習慣用相對衰耗來描述濾波器，相對衰耗定義為 這樣兩個肩峰點的相對衰耗分別是0.74dB和-21dB。其中（-0.0895）對應的點的值定義為阻帶最小衰耗。以上的分析可見，濾波器的各種重要指標都是由窗函數決定，因此改進濾波器的關鍵在于改進窗函數。窗函數譜的兩個最重要的指標是：主瓣寬度和旁瓣峰值衰耗。旁瓣峰值衰耗定義為： 旁瓣峰值衰耗20lg(第一旁瓣峰值主瓣峰值) 為了改善濾波器的性能，需使窗

7、函數譜滿足：主瓣盡可能窄，以使設計出來的濾波器有較陡的過渡帶；第一副瓣面積相對主瓣面積盡可能小，即能量盡可能集中在主瓣，外泄少，使設計出來的濾波器的肩峰和余振小。但上面兩個條件是相互矛盾的，實際應用中，折衷處理，兼顧各項指標。本次設計要求以窗函數為Blackman窗為基礎，設計一個具有如下性能指標的FIR數字帶通濾波器： =0.25，=0.4 2 概要設計如果所希望的濾波器的理想的頻率響應函數為，則其對應的單位脈沖響應為窗函數設計法的基本原理是用有限長單位脈沖響應序列逼近。由于往往是無限長序列，而且是非因果的，所以用窗函數將截斷，并進行加權處理，得到：就作為實際設計的FIR數字濾波器的單位脈沖

8、響應序列，其頻率響應函數為式中，N為所選窗函數的長度。我們知道，用窗函數法設計的濾波器性能取決于窗函數的類型及窗口長度N的取值。設計過程中，要根據對阻帶最小衰減和過渡帶寬度的要求選擇合適的窗函數類型和窗口長度N 。主程序框圖如圖4.1所示。其中幅度特性要求用dB表示。開始計算并讀入窗口長度N計算hd(n)調用窗函數子程序求w(n)調用子程序（函數）計算H(k)=DFTh(n)調用繪圖子程序（函數）繪制H(k)幅度相位曲線結束圖1 主程序框圖計算h(n)= hd(n) w(n)布萊克曼窗函數布萊克曼窗函數的時域形式可以表示為 它的頻域特性為：其中，為矩形窗函數的幅度頻率特性函數。布萊克曼窗函數的

9、最大旁瓣值比主瓣值低57dB，但是主瓣寬度是矩形窗函數的主瓣寬度的3倍，為12/N。Blackman函數調用方式： w = blackman (n)：輸入參數n是窗函數的長度；輸出參數w是由窗函數的值組成的n階向量。3 運行環境軟件環境：1.Windows xp2. MATLAB6.54 開發工具和編程語言開發工具:MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。MATLAB一個高級的矩陣/陣列語言，它包含控制語句、函數、數據結構、輸入和輸出和面向對象編程特點。用戶可以在命令窗口中將輸入語句與執行命令同步，也可以先編寫好一個較大的復

10、雜的應用程序（M文件）后再一起運行。5 詳細設計 算法實現的源程序：（1）計算實際濾波器的幅度，相位響應function db,mag,pha,grd,w=myfreqz(b,a); N=1000;H,w=freqz(b,a,N,'whole');H=(H(1:1:501)'w=(w(1:1:501)'mag=abs(H);db=20*log10(mag+eps)/max(mag);pha=angle(H);grd=grpdelay(b,a,w); （2）求濾波器的理想脈沖響應function hd=ideal_lp(wc,M);al=(M-1)/2;n=0:(

11、M-1);m=n-al+eps;hd=sin(wc*m)./(pi*m);（3）主程序：wst=0.4*pi;wp=0.25*pi;deltaw=wst-wp; %過渡帶寬w的計算N0=ceil(11*pi/deltaw); %按布萊克曼窗計算所需的濾波器長度N=N0+mod(N0+1,2);%為了實現第一類偶對稱濾波器，應確保其長度N為奇數n=0:1:N-1;wc=(wst+wp)/2; %截止頻率取為兩邊緣頻率的平均值hd=ideal_lp(wc,N); %求理想脈沖響應wdbla=(blackman(N)' %求窗函數h=hd.*wdbla; %設計的脈沖響應應為理想脈沖響應與窗

12、函數乘積db,mag,pha,grd,w=myfreqz(h,1); %對設計結果進行檢驗dw=2*pi/2000; %頻率分辨率Rp=-(min(db(1:wp/dw+1) %檢驗通帶波動As=-round(max(db(wst/dw+1:501) %檢驗最小阻帶衰減figure(1)subplot(2,2,1);stem(n,wdbla);title('布萊克曼窗') %繪制布萊克曼窗axis(0 N-1 0 1.1);ylabel('w(n)');text(N+1,0,'n')subplot(2,2,2);stem(n,h);title(&

13、#39;實際脈沖響應') %繪制實際脈沖響應axis(0 N-1 -0.4 0.5);xlabel('n');ylabel('h(n)')subplot(2,2,3);plot(w/pi,db); %繪制幅度響應;title('幅度響應（單位：dB)');grid;axis(0 1 -150 10);xlabel('頻率（單位： pi)');ylabel('分貝數')set(gca,'XTickMode','manual','XTick',0,0.2,0.35

14、,0.65,0.8,1)set(gca,'YTickMode','manual','YTick',-60,0)subplot(2,2,4);plot(w,pha);title('相位響應'); %繪制相頻特性axis(0 2 -4 4);xlabel('頻率（單位:pi)');ylabel('相位()')6 調試分析設計低通濾波器時首先要計算出過渡帶寬，然后查表得到所設計窗函數所需要的階數，不同的窗函數所設計的濾波器的形狀各有差異，尤其在主瓣寬度、旁瓣的形狀以及主瓣與旁瓣的高度差上有比較明顯得差別，

15、實際應用中應根據實際情況，折衷處理，兼顧各項指標。實際中遇到的離散時間信號總是有限長的，因此不可避免地要遇到數據截斷問題。而在信號處理中，對離散序列的數據截斷是通過序列與窗函數相乘來實現的。7 測試結果測試結果有錯，初始參數為ws=0.4*pi;wp=0.25*pi，運行出錯，錯誤在主程序最后一行：axis(0 2 -4 4);xlabel('頻率（單位:pi)');ylabel('相位()')，最后檢查出來為標點出錯，應為英文輸入法下的標點運行結果(圖):參考文獻1劉泉 信號與系統 高等教育出版社 2006 2 丁玉美，高西全編著. 數字信號處理.西安：西安電

16、子科技大學出版社，20003劉泉 數字信號處理原理與實現 電子工業出版社 20054 黃文梅，熊桂林，楊勇編著. 信號分析與處理-MATLAB語言及應用.長沙：國防科技大學出版社5 張宗橙，張玲華，曹雪虹編著. 數字圖像處理與應用。南京：東南大學出版社，1997心得體會通過對該課程的學習，我對數字通信理論有了更進一步的理解；通過對該數字濾波器的設計，我也了解了數字濾波器的基本結構和基本特性，而且還掌握了基本的撰寫論文的形式和思路。作為一個電子信息工程專業的學生，數字信號處理是我們的重要專業課程，是我們將來從事通信事業的基本保障。通過對作為該論文的重要部分MATLAB的運用，大大提高了我們對集計

17、算，編程與繪圖于一體的該應用軟件的運用能力。MATLAB包含的幾十個工具箱，覆蓋了通信，自動控制，信號處理，圖象處理，財經，化工，生命科學等科學技術領域，汲取了當今世界這些領域的最新研究成果，已經成為從事科學研究和工程設計不可缺少的工具軟件。該課程設計將數字信號處理的有關教學內容和MATLAB語言緊密，有機地結合起來，使我們在學習基礎理論知識的同時學會了應用MATLAB，在學習應用MATLAB的同時，加深了對基本知識的理解，增強了我們的計算機應用能力，提高了學習效果。總之，無論是從教學知識掌握出發，還是從對MATLAB的應用出發，通過這次學習，我不但掌握了基于Blackman窗的FIR數字帶通

18、濾波器設計的基本知識及其實際應用的技巧，還提高了自己的編程和寫報告的能力，收獲不小,也鞏固了所學知識。 g an employment tribunal claimEmployment tribunals sort out disagreements between employers and employees.You may need to make a claim to an employment tribunal if:· you don't agree with the disciplinary action your employer has taken agai

19、nst you· your employer dismisses you and you think that you have been dismissed unfairly.For more information about dismissal and unfair dismissal, see Dismissal.You can make a claim to an employment tribunal, even if you haven't appealed against the disciplinary action your

20、employer has taken against you. However, if you win your case, the tribunal may reduce any compensation awarded to you as a result of your failure to appeal.Remember that in most cases you must make an application to an employment tribunal within three months of the date when the event you are compl

21、aining about happened. If your application is received after this time limit, the tribunal will not usually accept it.If you are worried about how the time limits apply to you, take advice from one of the organisations listed under Further help.Employment tribunals are less formal than some oth

22、er courts, but it is still a legal process and you will need to give evidence under an oath or affirmation.Most people find making a claim to an employment tribunal challenging. If you are thinking about making a claim to an employment tribunal, you should get help straight away from one of the orga

23、nisations listed under Further help.If you are being represented by a solicitor at the tribunal, they may ask you to sign an agreement where you pay their fee out of your compensation if you win the case. This is known as a damages-based agreement. In England and Wales, your solicitor can&

24、#39;t charge you more than 35% of your compensation  if you win the case.If you are thinking about signing up for  a damages-based agreement, you should make sure you're clear about the terms of the agreement. It might be best to get advice from an experienced adviser, for example, at

25、a Citizens Advice Bureau.  To find your nearest CAB, including those that give advice by e-mail, click on nearest CAB.For more information about making a claim to an employment tribunal, see Employment tribunals.The (lack of) air up there Watch mCayman Islands-based Webb, the head of

26、Fifa's anti-racism taskforce, is in London for the Football Association's 150th anniversary celebrations and will attend City's Premier League match at Chelsea on Sunday."I am going to be at the match tomorrow and I have asked to meet Yaya Toure," he told BBC Sport."For me

27、 it's about how he felt and I would like to speak to him first to find out what his experience was."Uefa has opened disciplinary proceedings against CSKA for the "racist behaviour of their fans" during City's 2-1 win.Michel Platini, president of European footbal

28、l's governing body, has also ordered an immediate investigation into the referee's actions.CSKA said they were "surprised and disappointed" by Toure's complaint. In a statement the Russian side added: "We found no racist insults from fans of CSKA."Age has reached the

29、end of the beginning of a word. May be guilty in his seems to passing a lot of different life became the appearance of the same day; May be back in the past, to oneself the paranoid weird belief disillusionment, these days, my mind has been very messy, in my mind constantly. Always feel oneself shou

30、ld go to do something, or write something. Twenty years of life trajectory deeply shallow, suddenly feel something, do it.一字開頭的年齡已經到了尾聲。或許是愧疚于自己似乎把轉瞬即逝的很多個不同的日子過成了同一天的樣子；或許是追溯過去，對自己那些近乎偏執的怪異信念的醒悟，這些天以來，思緒一直很凌亂，在腦海中不斷糾纏。總覺得自己自己似乎應該去做點什么，或者寫點什么。二十年的人生軌跡深深淺淺，突然就感覺到有些事情，非做不可了。The end of our life, and ca

31、n meet many things really do?而窮盡我們的一生，又能遇到多少事情是真正地非做不可？During my childhood, think lucky money and new clothes are necessary for New Year, but as the advance of the age, will be more and more found that those things are optional; Junior high school, thought to have a crush on just means that the real

32、 growth, but over the past three years later, his writing of alumni in peace, suddenly found that isn't really grow up, it seems is not so important; Then in high school, think don't want to give vent to out your inner voice can be in the high school children of the feelings in a period, but

33、 was eventually infarction when graduation party in the throat, later again stood on the pitch he has sweat profusely, looked at his thrown a basketball hoops, suddenly found himself has already can't remember his appearance.童年時，覺得壓歲錢和新衣服是過年必備，但是隨著年齡的推進，會越來越發現，那些東西根本就可有可無；初中時，以為要有一場暗戀才意味著真正的成長，但

34、三年過去后，自己心平氣和的寫同學錄的時候，突然就發現是不是真正的成長了，好像并沒有那么重要了；然后到了高中，覺得非要吐露出自己的心聲才能為高中生涯里的懵懂情愫劃上一個句點，但畢業晚會的時候最終還是被梗塞在了咽喉，后來再次站在他曾經揮汗如雨的球場，看著他投過籃球的球框時，突然間發現自己已經想不起他的容顏。Originally, this world, can produce a chemical reaction to an event, in addition to resolutely, have to do, and time.原來，這個世界上，對某個事件能產生化學反應的，除了非做不可的堅

35、決，還有，時間。A person's time, your ideas are always special to clear. Want, want, line is clear, as if nothing could shake his. Also once seemed to be determined to do something, but more often is he backed out at last. Dislike his cowardice, finally found that there are a lot of love, there are a lo

36、t of miss, like shadow really have been doomed. Those who do, just green years oneself give oneself an arm injection, or is a self-righteous spiritual.一個人的時候，自己的想法總是特別地清晰。想要的，不想要的，界限明確，好像沒有什么可以撼動自己。也曾經好像已經下定了決心去做某件事，但更多的時候是最后又打起了退堂鼓。嫌惡過自己的怯懦，最終卻發現有很多緣分，有很多錯過，好像冥冥之中真的已經注定。那些曾經所謂的非做不可，只是青蔥年華里自己給自己注射的一

37、支強心劑，或者說，是自以為是的精神寄托罷了。At the moment, the sky is dark, the air is fresh factor after just rained. Suddenly thought of blue plaid shirt; Those were broken into various shapes of stationery; From the corner at the beginning of deep friendship; Have declared the end of the encounter that haven't sta

38、rt planning. Those years, those days of do, finally, like youth, will end in our life.此刻，天空是陰暗的，空氣里有著剛下過雨之后的清新因子。突然想到那件藍格子襯衫；那些被折成各種各樣形狀的信紙；那段從街角深巷伊始的友誼；還有那場還沒有開始就宣告了終結的邂逅計劃那些年那些天的非做不可，終于和青春一樣，都將在我們的人生中謝幕。Baumgartner the disappointing news: Mission aborted. r plays an important role in this mission.

39、 Starting at the ground, conditions have to be very calm - winds less than 2 mph, with no precipitation or humidity and limited cloud cover. The balloon, with capsule attached, will move through the lower level of the atmosphere (the troposphere) where our day-to-day weather lives. It will climb hig

40、her than the tip of Mount Everest (5.5 miles/8.85 kilometers), drifting even higher than the cruising altitude of commercial airliners (5.6 miles/9.17 kilometers) and into the stratosphere. As he crosses the boundary layer (called the tropopause),e can expect a lot of turbulence.The supersonic descent could happen as early as Sunda.The weatheThe balloon will slowly drift to the edge of space at 120,000 feet ( Then, I would assume,