信号分析与处理实验报告2_信号分析处理实验报告

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信号分析与处理实验报告

合肥工业大学电气与自动化工程学院实验报告

专业班级学号姓名日期指导教师共页 第页

实验报告要求：

1、实验内容为实验指导书实验三第2题、实验四第1题；

2、实验报告包括四部分：实验原理、实验内容、实验程序、结果分析；分别占实验报告总成绩的20%，10%，30%，40%；

3、实验程序及结果分析如有内容雷同，均不给分；

4、实验结果的图形打印后贴在实验报告中，程序、分析内容手写。

一.实验原理

1．数字巴特沃思滤波器设计的详细内容见教材第4章，现将设计步骤归纳如下：

A 根据给定的频带指标，由双线性变换的频率关系，确定相应的模拟滤波器原型频带指标；B 利用原型低通滤波器，选择合适的参数，设计出符合指标的模拟低通滤波器；

C利用双线性变换，将所获得的模拟滤波器的s域表示转换为相应数字滤波器的z域表示，即它的系统函数，再利用IIR滤波器设计方案具体实现该滤波器。

2.实验中用到的一些基本函数见教材第4.5.1节（与IIR数字滤波器设计相关MATLAB函数）。3.FIR数字滤波器设计的详细内容见教材第4章。(1)窗口法：窗口法设计FIR数字滤波器的步骤：

A 给出希望的滤波器频率响应函数Hj

d(e)；

B 根据允许的过渡带宽度及阻带衰减确定所采用的窗函数和N值；

C做Hd(ej)的逆傅里叶变换得hd(n)；

D对hd(n)加窗处理得到有限长序列h(n)hd(n)w(n)

E对h(n)做傅里叶变换得到频率响应H(e

j)，用H(ej)作为Hjd(e)的逼近，并用给定的技术指

标来检验。

(2)切比雪夫一致逼近计算机辅助设计方法：用Remez算法实现FIR滤波器的等波纹逼近。详细内容教材第4.4.3节。

4.实验中用到的一些基本函数见教材第第4.5.2节（与FIR数字滤波器设计相关MATLAB函数）。二．实验内容、实验程序及结果分析

1.给定待设计的数字高通和带通滤波器的技术指标如下：

(1)HP：fp400Hz，fs300Hz，Fs1000Hz，p3dB，s35dB。

(2)BP：fsl200Hz，f1300Hz，f2400Hz，fsh500Hz，Fs2000Hz，p3dB，s40dB。

试用双线性变换分别设计满足上述要求的巴特沃斯滤波器，给出其系统函数、对数幅频及相频曲线。（1）a)实验程序

fp=400;fs=300;wp=0.8*pi;ws=0.6*pi;fs=1000;rp=3;rs=35;

[n,wn]=buttord(wp/pi,ws/pi,rp,rs);[bz,az]=butter(n,wp/pi,'high');[h,w]=freqz(bz,az,256,fs);G=tf(bz,az)subplot(1,2,1);H=20*log10(abs(h))plot(w,H);xlabel('f');ylabel('|H|');title('幅频曲线')grid;

subplot(1,2,2);pha=angle(h);plot(w,pha);xlabel('f');ylabel('angle');title('相频曲线')grid

b)结果分析

Transfer function:

0.0003405 s^60.006811 s^3

+ 0.005108 s^20.000299 s^8 + 0.000598 s^6

-0.000598 s^4 + 0.000299 s^24.13 s^9 + 10.82 s^812.58 s^3 + 5.865 s^2

.822 s + 0.3599

2.请选择合适的窗函数及N来设计一个线性相位低通滤波器

Hejj,0cd(e)0,

c要求其最小阻带衰减为－45dB，过渡带宽为8/51，(1)已知c0.5，求出h(n)并画出20lgH(ej)曲线。

(2)保留原有轨迹，画出用满足所给条件的其他几种窗函数设计出的20lgH(ej)曲线。

（1）

a)实验程序

N=50;wc=0.5*pi;window=boxcar(N+1);b1=fir1(N,0.5,window);M=128;

h1=freqz(b1,1,M);t=0:50;subplot(2,1,1);stem(t,b1);hold on;

plot(t,zeros(1,51));xlabel('n');ylabel('h(n)');title('h(n)')grid;

subplot(2,1,2)f=0:0.5/M:0.5-0.5/M;H=20*log10(abs(h1));plot(f,H,'b-');xlabel('f');

ylabel('20|H(e^(jw))|');title('20|H(e^(jw))|');grid;

b)结果分析

（2）

a)实验程序

N=50;wc=0.5*pi;

window1=boxcar(N+1);window2=hamming(N+1);window3=hanning(N+1);b1=fir1(N,0.5,window1);b2=fir1(N,0.5,window2);b3=fir1(N,0.5,window3);M=128;

h1=freqz(b1,1,M);h2=freqz(b2,1,M);h3=freqz(b3,1,M);f=0:0.5/M:0.5-0.5/M;

plot(f,20*log10(abs(h1)),'b');hold on;

plot(f,20*log10(abs(h2)),'r');hold on;

plot(f,20*log10(abs(h3)),'g');hold on;xlabel('f');

ylabel('20|H(e^(jw))|');

title('其他几种窗函数设计出的20|H(e^(jw))|'grid;

彩图

b）结果分析)

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