用窗函数法设计FIR数字滤波器---数字信号处理课程设计
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课程设计任务书
学生姓名： 专业班级： 电信
指导教师： 工作单位： 信息工程学院
题 目: 用窗函数法设计FIR数字滤波器
初始条件：
1. MATLAB6.5以上版本软件
2. 课程设计辅导资料：“MATLAB语言基础及使用入门”、“数字信号处理原理与实现”、“MATLAB及在电子信息课程中的应用”等；
3. 先修课程：信号与系统、数字信号处理、MATLAB应用实践及信号处理类课程等。
时间安排：
第20周理论设计、实验室安装调试，地点：鉴主15楼通信实验室一
序号 阶段内容 所需时间
1 方案设计 2天
2 软件设计 2天
3 系统仿真 2天
4 答辩 1天
总计 1周
指导教师签名： 年 月 日
系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 《数字信号处理》课程设计说明书
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目 录
摘 要 ........................................................... 1
Abstract ......................................................... 2
1 绪论 ........................................................... 3
1.1 数字滤波技术 ............................................................ 3
1.2 FIR滤波器 .............................................................. 3
2 设计方法 ....................................................... 4
2.1 MATLAB结合窗函数法的设计方法 .......................................... 4
2.2 窗函数设计法 ............................................................ 4
2.2.1设计函数的选取 .................................................... 4
2.2.2窗函数的构造 ...................................................... 5
2.2.1窗函数的设计条件 .................................................. 5
3 基本窗函数 ..................................................... 7
3.1 三类基本窗函数介绍 ..................................................... 7
3.1.1矩形窗 ............................................................. 7
3.1.2三角形窗 .......................................................... 7
3.1.3汉宁窗（升余弦窗） ................................................ 8
4 各类窗函数比较 ................................................. 9
4.1窗函数绘图比较 .......................................................... 9
4.2窗函数法设计步骤 ....................................................... 10
4.3窗函数法设计比较 ....................................................... 10
5具体设计内容 .................................................. 15
6总结与体会 .................................................... 21 《数字信号处理》课程设计说明书
2
7参考文献 ...................................................... 22
《数字信号处理》课程设计说明书
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摘 要
现代图像、语声、数据通信对线性相位的要求是普遍的。正是此原因，使得具有线性相位的FIR数字滤波器得到迅速发展和广泛应用。
在实际进行数字信号处理时，往往需要把信号的观察时间限制在一定的时间间隔内，只需要选择一段时间信号对其进行分析。这样，取用有限个数据，即将信号数据截断的过程，就等于将信号进行加窗函数操作。而这样操作以后，常常会发生频谱分量从其正常频谱扩展开来的现象，即所谓的“频谱泄漏”。当进行离散傅立叶变换时，时域中的截断是必需的，因此泄漏效应也是离散傅立叶变换所固有的，必须进行抑制。而要对频谱泄漏进行抑制，可以通过窗函数加权抑制DFT的等效滤波器的振幅特性的副瓣，或用窗函数加权使有限长度的输入信号周期延拓后在边界上尽量减少不连续程度的方法实现。而在后面的FIR滤波器的设计中，为获得有限长单位采样响应，需要用窗函数截断无限长单位取样响应序列。另外，在功率谱估计中也要遇到窗函数加权问题。由此可见窗函数加权技术在数字信号处理中的重要地位。传统的数字滤波器的设计过程复杂，计算工作量大，滤波特性调整困难，影响了它的应用。
本文介绍了一种利用MATLAB信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）快速有效地设计由软件组成的常规数字滤波器的设计方法。本文给出了使用MATLAB语言进行程序设计的方法。利用MATLAB设计滤波器，可以随时对比设计要求和滤波器特性调整参数，直观简便，极大的减轻了工作量，有利于滤波器设计的最优化。
关键字：FIR滤波器；窗函数；MATLAB
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Abstract
A modern image, Voice and data communications to the linear phase requirement is universal. It
is for this reason, making a linear phase FIR digital filters are to develop and widely used.
In practice, digital signal processing, they often need to observe the time limit for the signal
in a certain time interval, only need to select a period of time to analyze the signals. In this way,
access to a finite number of data about the process of signal data truncation is equivalent to the
signal, the additional window function operation. And this after the operation, often occur from
the normal component of the spectrum spread spectrum open to the phenomenon of so-called
"spectral leakage." When it comes to discrete Fourier transform, the time domain truncation is
necessary, therefore, leakage effects are also inherent in discrete Fourier transform, and must be
inhibited. But would like to suppress the spectral leakage can be inhibited by the weighted
window function equivalent DFT filter amplitude characteristics of side-lobe, or the weighted
window function so that the limited length of the extension of the input signal cycle, after the
border to minimize the degree of discontinuity the method of implementation. In the back of the
FIR filter design, in order to obtain finite sampling units to respond to the need to truncate the
infinite length window function with unit sampling response sequence. In addition, power
spectrum estimation problem also encountered in the weighted window function. Thus, the
weighted windows function in digital signal processing in an important position.
Conventional digital filter design process is complex, computing workload, difficulties in
adjustment of filter characteristics, affecting its application. This paper introduces a MATLAB
Signal Processing Toolbox (Signal Processing Toolbox) quickly and efficiently design formed by
