实验六 16阶fir滤波器

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1、CENTRALSOUTHUNIVERSITY数字信号处理实验报告题目16阶FIR滤波器学生姓名钱学文学院物理与电子学院专业班级电子信息科学与技术1004班实验六16阶FIR滤波器实验六16阶FIR滤波器一、实验仪器：PC机一台，JQ-NIOS-2C35实验箱一台及辅助软件（DSPBuilder、Matlab/Simulink、QuartusII、Modelsim）。二、实验目的：1、初步了解JQ-NIOS-2C35实验箱的基本结构；2、学习和熟悉基于DSPBuilder开发数字信号处理实验的流程。3、学习和熟悉DSPBuild

2、er层次化的设计方法。三、实验原理：1．FIR滤波器基础FIR滤波器具有直接型、级联型和频率抽样型三种基本结构[14]。由于在DSPBuilder模型设计中采用了直接型结构，我们只对直接型结构进行讨论。这种结构也被称为抽头延迟线结构，或横向滤波器结构[15][16]。图1显示的是直接型结构的示意图，从图中可以看出，每个抽头上的加权值，分别等于滤波器的单位冲击响应。输入与抽头加权值的乘积的和就是输出。图1FIR滤波器直接型结构示意图转置定理定义为，如果将上图中的所有支路倒转，并将输入x(n)和输出y(n)的位置调换，则其冲击响应

3、不变。将转置定理应用于上图，则得到FIR滤波器的转置结构，如图2所示。图2转置型FIR滤波器结构示意图2．具有线性相位的FIR滤波器结构7实验六16阶FIR滤波器若一个FIR滤波器具有线性相位，且其单位冲击响应h(n)全为实数，则h(n)具有如下特性：当N为偶数时，h(n)=h(M-n)；当N为奇数时，h(n)=-h(M-n)。所谓线性相位特性是指滤波器对不同频率的正弦波产生的相移和正弦波的频率成直线关系。在本次试验设计中采用的是N为偶数的结构，图3显示的是N为偶数时线性相位滤波器的结构。图3线性相位滤波器结构示意图(N为偶数

4、)3．FIR滤波器的设计方法FIR滤波器的设计方法主要有窗函数法、频率抽样法和切比雪夫逼近法三种。其中窗函数法是设计FIR滤波器最基本的方法。在本次实验设计中，采用的方法也是窗函数法，接下来我们主要讨论用窗函数法设计FIR滤波器。窗函数设计的基本思想是要选择一种合适的理想频率选择性滤波器，然后将它的冲击响应截短以获得一个具有线性相位和因果的FIR滤波器。因此这种方法的关键是选取某种好的窗函数和一种理想滤波器，在滤波器性能参数给定的情况下，应尽量选择主瓣尽可能窄，边瓣峰值进可能小的窗函数。在了解了FIR滤波器的原理及设计方法后，

5、基于DSPBuilder设计FIR滤波器的第一项工作就是滤波器参数的选取。这一工作是借助于Matlab提供的设计滤波器专用的工具箱——FDAtool来完成的。在启动FDAtool前先确定所要设计的FIR滤波器的要求，在这里，我们将用凯撒窗设计一个16阶的低通滤波器，截止频率为10800Hz，采样频率为50000HZ。四、实验步骤：（1）在Matlab的命令窗口中输入fdatool命令，启动fdatool。并将参数设置为图6-1所示。7实验六16阶FIR滤波器图6-1fdatool界面及参数设置（2）点击界面下方DesignFi

6、lter按钮，点击菜单栏中的Analysis->FilterCoefficients。点击，在界面中的Filterarithmetic选项中选择Fixed-point，在弹出的界面中将filterprecision设为specify。将Numeratorwordlength设为9，取消勾选Best-precisionfractionlengths，Numeratorfrac.length为8；点击Input/Output，设置Inputwordlength为9，Inputfractionlength为8，Outputwordl

7、ength为17，Outputfractionlength为16。点击Apply，再点击菜单File->Export将系数导出到Workspace空间，在matlab命令窗口输入命令Num*(2^8)，导出的优化后系数如下：-7713-3-23-84810110148-8-23-3137-7（3）关闭Matlab。将桌面的FIR.mdl拷贝到“D:ProgramFilesMATLAB71work”(MATLAB安装目录下的work文件夹)处，并双击打开。图6-216阶FIR系统图图6-316阶FIR子系统——Input1

8、_Subsystem7实验六16阶FIR滤波器图6-416阶FIR子系统——Input1_Subsystem1图6-416阶FIR子系统——Fir_SubSystem（4）点击工具栏即可开始系统级simulink仿真，（5）点击TestBenchOn模块，打开模块参数界面，在