05_01(第19讲)第5章FIR滤波器线性相位
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线性相位FIR低通滤波器设计题目及要求设计一个线性相位FIR低通滤波器,技术指标如下:通带截止频率fp=1500Hz,阻带起始频率fst=2250H,通带允许的最大衰减为Rp=0.25dB,阻带应达到的最小衰减为As=50dB。
滤波器的采样频率为fs=15000Hz。
设计原理 (包括滤波器工作原理、涉及到的matlab函数的说明) 滤波器,顾名思义,其作是对输入信号起到滤波的作用数字滤波器滤波器结构x[k]为输入,h[k]为单位脉冲序列y[n]?Nk????h[k]x[n?k]Mk?0?y[n]??aky[n?k]??bkx[n?k]k?1MATLAB信号处理中提供的窗函数 (1)矩形窗 W=boxcar(N) (2)汉宁窗 W=hanning(N) (3)Bartlerr窗W=Bartlett(N) (4)Backman窗 W=Backman(N)(5)三角窗 W=triang(N)(6)Kaiser窗W=kaiser(n,beta)其中,beta是kaiser窗参数,影响窗旁瓣幅值的衰减率Kaiser窗用于滤波器设计时,选择性大,使用方便 Nf=512;Nwin=20;%窗函数数据长度 figure(1) for ii=1:4 switch ii case 1w=boxcar(Nwin); stext='矩形窗'; case 2w=hanning(Nwin); stext='汉宁窗'; case 3w=hamming(Nwin); stext='哈明窗'; case 4w=bartlett(Nwin); stext='Bartlett窗'; end[y,f]=freqz(w,1,Nf);%求解窗函数特性,窗函数相当于一个数字滤波器mag=abs(y);%求得窗函数幅频特性 posplot=['2,2,',int2str(ii)];subplot(posplot);plot(f/pi,20*log10(mag/max(mag)));%绘制窗函数的幅频特性 xlabel('归一化频率'); ylabel('振幅/dB'); title(stext);grid on;FIR滤波器设计的主要方法函数设说明计方法窗函数理想滤波器加窗处理法 Fir1(单频带)fir2(多频带)kaiserord 最优化平方误差最小化逼近理想幅频响Firls,remez,设计应或Park-McClellan算法产生等波remezord 纹滤波器约束最在满足最大误差限制条件下使整Fircls firclsl 工具函数小二乘个频带平方误差最小化逼近升余弦具有光滑,正弦过渡带的低通滤波Fircos 函数各种窗函数的特点窗函数主瓣宽第一旁瓣相对主瓣衰减dB 矩形窗汉宁窗哈明窗 Bartlett Backman 三角窗 Kaiser窗 Chebyshew窗 8pi/N 8pi/N 8pi/N 12pi/N 8pi/N 可调整可调整4pi/N -13 -31 -41 -25 -57 -25 可调整可调整器设计主旁瓣频率宽度与窗函数长度N 有关。
滤波器的线性相位和非线性相位设计方法滤波器是一种常用的信号处理器件,它可以通过选择特定频率范围内的信号,对信号进行滤波和处理。
滤波器的设计涉及到很多方面,其中一个重要的考虑因素是相位特性。
本文将介绍滤波器的线性相位和非线性相位设计方法。
一、线性相位设计方法线性相位滤波器是指滤波器的相位响应与频率成线性关系。
线性相位滤波器一般使用FIR (Finite Impulse Response) 滤波器来实现,其特点是具有稳定的相移特性,适用于实时信号处理应用。
线性相位滤波器的设计方法有两种常用的方式:窗函数法和最小相位反演法。
1.1 窗函数法窗函数法是一种常用的设计线性相位滤波器的方法。
该方法的基本思想是将滤波器的频率响应与理想滤波器的频率响应进行近似拟合。
常见的窗函数有矩形窗、汉宁窗、黑曼窗等。
在窗函数法中,首先确定滤波器所需的通带、阻带和过渡带的频率范围,然后选择合适的窗函数进行设计。
通过对窗函数进行傅立叶变换,可以得到滤波器的冲激响应。
最后,通过将冲激响应作为滤波器的系数,即可实现线性相位的滤波器设计。
1.2 最小相位反演法最小相位反演法是另一种常用的设计线性相位滤波器的方法。
该方法的基本原理是通过对滤波器的幅度响应进行傅立叶变换,并计算其对数幅度谱,然后将对数幅度谱反变换得到滤波器的冲激响应。
最小相位反演法的优点是可以设计出更短的线性相位滤波器,适用于信号处理时延较为严格的应用场景。
然而,该方法的计算复杂度较高,需要进行频域的计算和反变换,因此在实际应用中需要根据具体情况进行权衡和选择。
二、非线性相位设计方法非线性相位滤波器是指滤波器的相位响应与频率不成线性关系。
非线性相位滤波器常用于对信号的组成部分进行时间或相位延迟的处理。
非线性相位滤波器的设计方法有FIR型和IIR型两种。
2.1 FIR型非线性相位滤波器FIR型非线性相位滤波器是通过设计多通的滤波器来实现的。
其基本思想是在滤波器的频域响应上引入不同频率的群延迟,从而实现非线性相位特性。