实验六 16阶FIR滤波器1

《实验六 16阶FIR滤波器1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、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DSPBuilder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

2、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-

3、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)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

4、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，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：本实验的操作步骤如下：1.在Matlab的命令窗口中输入fdatool命令，启动fdatool，启动后的fdat

5、ool界面如图4所示。2.如图4示设置参数：在滤波器类型选择低通，设计方法选择凯撒窗函数法，滤波器阶数为15，采样频率为50000hz，截止频率为10800hz。3.点击图4中fdatool界面下方的DesignFilter按钮，弹出如图5所示的界面，点击菜单栏中的Analysis->FilterCoefficients，调出系数Numerator，可看出系数是一系列的小数。再点击图5中左侧的按钮，设置量化参数将弹出如图6的图5设置完参数后的fdatool界面的界面。在图中Filterarithmetic选项中选择Fixed-point在弹出的界面中分别设置Coefficients和I

6、nput/Output选项的参数，filterprecision设为specifyall。对Coefficients，设置Numeratorwordlength为9，Numeratorfrac.length为8，对Input/Output选项，设置Inputwordlength为9，Inputfractionlength为8，Outputwordlength为17，Outputfractionlength为16。最后点击Apply按钮，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：4.点击桌

7、面上的Matlab图标，进入Matlab主界面，并将工作目录设为Matlab安装目录下的work文件夹，如图7所示。5.点击菜单栏中的File->New->Model，新建一个模型，在Matlab命令窗口中输入simulink命令，调出simulink工具栏，如图8所示。6.在新建的模型中按照图9所示搭建模型，可以看出，该模型与正弦发生器模型相似，不同之处在于Output模块被替换为Altbus模块。7.按住鼠标左键，框住全部的模块及连接，单击