用matlab编程用窗函数法设计一个线性相位FIR低通滤波器,性能指标:通带截止频率0.2pi,阻带起始频率0.3pi,阻带衰减不小于40dB,通带衰减不大于3dB。
时间: 2024-05-10 11:15:41 浏览: 370
好的,以下是MATLAB代码:
```matlab
% 指定参数
wp = 0.2 * pi; % 通带截止频率
ws = 0.3 * pi; % 阻带起始频率
Rp = 3; % 通带最大衰减
As = 40; % 阻带最小衰减
% 计算截止频率
wc = (wp + ws) / 2;
% 计算滤波器阶数
delta_w = ws - wp;
A = -20 * log10(sqrt(Rp / 100));
if A > 50
N = ceil((A - 7.95) / (2.285 * delta_w / pi));
else
N = ceil((A - 13) / (2.324 * delta_w / pi));
end
% 计算窗函数
w = kaiser(N + 1, 5.6534);
% 计算归一化阻带截止频率
Wc = ws - wc;
% 计算理想的频率响应
hd = ideal_lp(wc, N);
% 计算实际的频率响应
h = hd .* w';
% 画图
figure;
freqz(h, 1);
% 定义理想低通滤波器的函数
function hd = ideal_lp(wc, N)
alpha = (N - 1) / 2;
n = 0:1:(N - 1);
m = n - alpha;
hd = sin(wc * m) ./ (pi * m);
hd(alpha + 1) = wc / pi;
end
```
代码中用到了Kaiser窗口函数,它是一种常用的窗函数,可以很好地平衡滤波器的通带和阻带性能。在计算阶数时,我们采用了公式:
$$N = \left\lceil\frac{A-13}{2.324\Delta\omega/\pi}\right\rceil$$
其中$\Delta\omega$是阻带带宽,$A$是通带最大衰减,$N$是滤波器的阶数。对于通带最大衰减$A$大于50dB的情况,我们使用了另一个公式:
$$N = \left\lceil\frac{A-7.95}{2.285\Delta\omega/\pi}\right\rceil$$
最后,我们定义了一个函数`ideal_lp`来计算理想的低通滤波器频率响应。这个函数实现了以下公式:
$$H_d(e^{j\omega})=\begin{cases}1,&0\leq\omega\leq\omega_c\\\frac{1}{2}\Big(1+\cos\Big(\frac{\omega-\omega_c}{\Delta\omega/2}\Big)\Big),&\omega_c<\omega\leq\pi\end{cases}$$
其中$\omega_c$是截止频率,$\Delta\omega$是过渡带宽。
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