实验五：FIR数字滤波器的Matlab设计与实现

实验五：FIR数字滤波器的Matlab设计与实现

实验人： 学号： 指导教师： 实验日期： 实验地点：

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090802012 谢晓春

2012年 月 日 6-602

实验预习 实验操作 实验报告 实验成绩

数字信号处理实验报告 实验一 相关运算和FFT的Matlab实现与应用

实验操作记录

实验步骤 实验数据的生成与显示 滤波器设计 滤波器的实现 扩展实验 完成情况 签字确认 1

数字信号处理实验报告 实验一 相关运算和FFT的Matlab实现与应用

实验要求

一、实验内容

利用滤波器设计分析工具FDATool设计FIR滤波器，并利用该滤波器进行滤波。

二、实验目的

1、 掌握滤波器设计分析工具FDATool的使用方法；

2、 掌握在Matlab环境下FIR滤波器的设计与性能分析；

3、 掌握在Matlab环境下FIR滤波器的实现与滤波质量评价方法。

三、实验步骤

1、 产生一个采样频率fs=1KHz的数字信号，信号采集时间为0s到2s，信号含有三个标准

频率（分别为50Hz，100Hz，150Hz）的sin信号。 2、 利用FDATool设计一个带阻滤波器，设计要求为：滤波后滤除100Hz，保留50Hz和150Hz

的信号。

2.1 记录滤波器设计指标和设计结果； 2.2 分析滤波器的幅频特性和相频特性；

2.3 利用得到的滤波器对信号进行滤波，比较滤波前后的信噪比。

3、 如果数字信号含有四个标准频率（分别为50Hz，100Hz，150Hz，200Hz）的sin信号，

设计要求: 滤波后滤除100Hz和200Hz的信号，保留50Hz和150Hz的信号。请重新完成2、3的设计。

四、相关说明

1、数字信号各频率分量的幅度均为1；

2、信噪比SNR的定义：给定信号x[n] , 经过滤波后得到y[n]

SNR10log10(x[n]n1N2(x[n]y[n])n1N2)

其中N是信号的长度。

3、实验中涉及到的matlab指令有

滤波器传递函数：sos2tf; 滤波指令：filter; 常用对数：log10。

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实验结果

一、实验数据的生成与显示 （时域波形、傅里叶分析结果）

2.521.510.50-0.5-1-1.5-2-2.500.20.40.60.811.21.41.61.82

3

数字信号处理实验报告 实验一 相关运算和FFT的Matlab实现与应用

10009008007006005004003002001000-500-400-300-200-1000100200300400500二、滤波器设计

1、滤波器技术指标及滤波器设计结果 （滤波器结构与系数）

3、滤波器性能

（幅频曲线与相频曲线）

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数字信号处理实验报告 实验一 相关运算和FFT的Matlab实现与应用

Magnitude Response (dB)0-5-10Magnitude (dB)-15-20-25-30050100150200250300Frequency (Hz)350400450

Phase Response0-20-40-60-80-100-120050100150200250300Frequency (Hz)350400450Phase (radians)

三、滤波器的实现 1、滤波后数据

（时域波形、傅里叶分析结果）

21.510.50-0.5-1-1.5-200.20.40.60.811.21.41.61.82

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数字信号处理实验报告 实验一 相关运算和FFT的Matlab实现与应用

10009008007006005004003002001000-500-400-300-200-1000100200300400500

2、滤波质量评价 snr_q =

4.9723

四、扩展实验

1、实验数据的生成与显示

（时域波形、傅里叶分析结果）

43210-1-2-3-400.20.40.60.811.21.41.61.82

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数字信号处理实验报告 实验一 相关运算和FFT的Matlab实现与应用

10009008007006005004003002001000-500-400-300-200-1000100200300400500

2、滤波器设计

2.1滤波器技术指标及滤波器设计结果 （滤波器结构与系数）

2.3滤波器性能

（幅频曲线与相频曲线）

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数字信号处理实验报告 实验一 相关运算和FFT的Matlab实现与应用

Magnitude Response (dB)0-5-10Magnitude (dB)-15-20-25-30050100150200250300Frequency (Hz)350400450

Phase Response0-20-40-60-80-100-120050100150200250300Frequency (Hz)350400450Phase (radians)

3、滤波器的实现 3.1滤波后数据

（时域波形、傅里叶分析结果

21.510.50-0.5-1-1.5-200.20.40.60.811.21.41.61.82

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数字信号处理实验报告 实验一 相关运算和FFT的Matlab实现与应用

10009008007006005004003002001000-500-400-300-200-1000100200300400500

3.2滤波质量评价 snr_q = 4.9723 六、实验总结

本次实验应用Matlab设计了一个横向的FIR滤波器，通过本次实验理解了横向的FIR滤波器的设计过程。

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