福建农林大学金山学院
信息工程系
课程设计报告
课程名称：数字信号处理
课程设计题目：用布莱克曼窗设计数字带通滤波器姓名：
系：信息与机电工程专业：电子信息工程
年级：
学号：
指导教师：
职称：
年月日
课程设计结果评定
目录
1课程设计的目的 (1)
2课程设计的要求 (1)
3课程设计报告内容 (1)
3.1数字滤波器简介 (1)
3.2 FIR滤波器的设计原理 (2)
3.3窗函数法设计原理 (4)
3.4用窗函数法设计FIR滤波器的步骤 (5)
3.5设计题目及程序的代码 (6)
3.6设计并用matlab仿真后的结果 (9)
4总结 (10)
用布莱克曼窗设计数字带通滤波器
1.课程设计的目的
通过自己设计并建立数字信号处理系统，掌握数字信号处理系统的的基本原理，加深对数字信号处理的认识，提高实际应用、动手能力。学会使用MATLAB 仿真工具，使得计算机模拟实现对数字信号处理系统的仿真；掌握FIR滤波器的参数选择及设计方法；提高Matlab下的程序设计能力及综合应用能力；
理解用窗函数设计数字滤波器的基本思想。
2.课程设计的要求
1．巩固和加深对数字信号处理课程的基本知识的理解和掌握；
2．提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力；
3．学会使用MATLAB，掌握MATLAB的程序设计方法；
4．综合运用数字信号处理的基本理论，基本概念，基本方法进行频谱分析和IIR滤波器以及FIR滤波器的设计；
5.了解和掌握用MATLAB实现IIR和FIR滤波器的设计方法、过程；
6．设计的题目要求达到一定工作量，并具有一定的深度和难度；
7．能独立编写出课程设计说明书，准确分析设计结果。
3.课程设计报告内容
3.1 数字滤波器简介
数字滤波器(Digital Filter)是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种装置。其功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理，以达到改变信号频谱的目的。由于电子计算机技术和大规模集成电路的发展，数字滤波器已可用计算机软件实现，也可用大规模集成数字硬件实时实现。数字滤波器广泛用于数字信号处理中，如电视、VCD、音响等。
数字滤波器是一个离散时间系统（按预定的算法，将输入离散时间信号转换为所要求的输出离散时间信号的特定功能装置）。应用数字滤波器处理模拟信号时，首先须对输入模拟信号进行限带、抽样和模数转换。数字滤波器输入信号的抽样率应大于被处理信号带宽的两倍，其频率响应具有以抽样频率为间隔的周期重复特性，且以折叠频率即1／2抽样频率点呈镜像对称。为得到模拟信号，数字滤波器处理的输出数字信号须经数模转换、平滑。数字滤波器具有高精度、高可靠
性、可程控改变特性或复用、便于集成等优点。
数字滤波器在语言信号处理、图像信号处理、医学生物信号处理以及其他应用领
域都得到了广泛应用。数字滤波器有低通、高通、带通、带阻等类型。它可以是
时不变的或时变的、因果的或非因果的、线性的或非线性的。应用最广的是线性、
时不变数字滤波器。
3.2 FIR 滤波器的设计原理
滤波器的单位脉冲响应h(n)长度为N ，那么 H(z)是z-1 的N-1次多项式(FIR 滤波器的阶数是N-1)
该系统在z 平面上有N-1个零点，在z=0处有一个N-1重极点。系统永远稳定。
1. 线性相位FIRDF
设FIRDF 的单位脉冲响应h (n )长度为N ，则其频率响应函数为
H (e j ω)=Hg (ω)ej θ(ω
) 式中， Hg (ω)称为幅度特性函数，是ω的实函数(可以取负值)，与| H (e j
ω) |不同；θ(ω)称为相位特性函数。
2. 线性相位条件对FIRDF 时域约束
1
0()()N n
n H z h n z --==∑()()N j j n n H e h n e ωω--==∑10
3．线性相位FIR滤波器幅度特性H g(ω)的特点
h(n)对称性h(n)
长度
N
幅度函数
Hg(ω)
相位特性θ
(ω)
可以设计的滤波器类
型
第一类线性相位偶对称奇数ω=0, π, 2π
三点偶对称
四种滤波器都可设计
第一类线性相位偶对称偶数关于ω=π奇对
称，关于ω=0, 2
π偶对称
不能实现高通和带阻
滤波特性。
第二类线性相位奇对称奇数ω=0, π, 2π
三点奇对称
只能设计带通滤波器
第二类线性相位奇对称偶数关于ω=π偶对
称，关于ω=0, 2
π奇对称
可设计高通、带通滤
波器，不能设计低通
和带阻
1
2
N
ω
-
-
1
2
N
ω
-
-
1
2
N
ω
-
-
1
/2
2
N
πω
-
--
1
/2
2
N
πω
-
--
