已知汉明窗口函数为Jamming(N),试用汉明窗口法设计一个线性相位低通滤波器,其中N=16,Wc=pai/4,写出设计步骤
时间: 2024-11-22 12:43:48 浏览: 6
用汉明窗设计一个线性相位带通滤波器-python tornado 中文教程
使用汉明窗函数(Hanning Window)设计线性相位低通滤波器的一般步骤如下,假设N=16,截止频率Wc=π/4(换算成小数形式,例如0.7854rad/s):
1. **确定滤波器规格**:
- 首先,确认你想要的是一个低通滤波器,这意味着输入信号的高频部分会被衰减,而低频部分基本保持不变。
- 带宽(BW)是截止频率Wc的两倍,即0.7854 * 2 = 1.5708 rad/s。
2. **选择滤波器类型和阶数**:
- 既然你提到了线性相位,我们将设计一个IIR(无限 impulse response)滤波器,如Butterworth、Chebyshev Type I或Type II等,它们可以保证线性相位。
- 这里以Butterworth滤波器为例,因为它提供平坦的通带和最小的过渡带衰减。
3. **计算滤波器系数**:
- 使用滤波器设计软件(如MATLAB、Python中的scipy.signal库等),指定滤波器类型(如`butter`函数中的`order`参数)、采样率(影响实际频率值转换)、截止频率(一般表示为频率比fs/W Nyquist,这里的fs未给出,但Wc是相对于最大频率π),以及线性相位选项。
```python
from scipy.signal import butter, freqz
order = 2 # 一个较低的阶数,可以根据需要调整
b, a = butter(order, Wc/(0.5*np.pi), 'low', analog=False, fs=None, output='ba') # 假设fs未知
```
4. **应用汉明窗函数**:
- 将滤波器系数应用到汉明窗上,生成窗函数后的滤波器系数。这样可以减少滤波器边缘的失真,提高滤波性能。
```python
window = np.hanning(N)
b_windowed = b * window
a_windowed = a * window
```
5. **绘制滤波器特性和验证**:
- 计算并绘制滤波器的幅频特性(|H(f)|)和相频特性(phase(f)),检查线性相位特征是否符合预期。
```python
_, freqs = freqz(b_windowed, a_windowed, worN=8000) # 创建频率向量
response = 20 * np.log10(np.abs(freqz(b_windowed, a_windowed))) # 幅度响应(dB)
phase = np.unwrap(np.angle(freqz(b_windowed, a_windowed))) # 相位响应(radians)
plt.subplot(2, 1, 1)
plt.plot(freqs, response, label="Magnitude Response")
plt.subplot(2, 1, 2)
plt.plot(freqs, phase, label="Phase Response")
plt.show()
```
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