数字滤波器的设计步骤及程序实现
湖南理工学院信息与通信工程学院
一、IIR 脉冲响应不变法设计步骤
1、已知实际数字指标as s ap p ，，，ωω
2、将数字指标化为原型模拟指标As s Ap p ，，，ΩΩ，可设T=pi, T /ω=Ω
3、求原型模拟滤波器的c N Ω，，其中：???
???ΩΩ--=)/lg(2)]110/()110lg[(10/10/s
p A A s p N
N
A p
cp p 210
/1
10
-Ω=
Ω N
A s
cs s 210
/1
10
-Ω=
Ω ][cs cp c ΩΩ∈Ω，
4、根据N 写出归一化原型系统函数)(p G a
5、用c s p Ω=/代入得原型系统函数c
s p a a p G s H Ω==/)()(
6、将)(s H a 化为部分分式展开形式∑-=k
k
a s s A s H )(
7、写出)(z H 的极点T
s k k e
z =，并写出)(z H 的部分分式展开形式∑--?=
11)(z z A T z H k
k
8、将)(z H 化为分子分母形式，验证设计结果。
二、IIR 双线性变换法设计步骤
1、已知实际数字指标as s ap p ，，，ωω
2、将数字指标化为原型模拟指标As s Ap p ，，，ΩΩ，可设T=2, 2
tan 2ω?=
ΩT 3、求原型模拟滤波器的c N Ω，，其中：??
?
???ΩΩ--=)/lg(2)]110/()110lg[(10/10/s p A A s p N
N
A p
cp p 210
/1
10
-Ω=
Ω N
A s
cs s 210
/1
10
-Ω=
Ω ][cs cp c ΩΩ∈Ω，
4、根据N 写出归一化原型系统函数)(p G a
5、用c s p Ω=/代入得原型系统函数c
s p a a p G s H Ω==/)
()(
6、用11
112--+-?=Z Z T s 代入原型系统函数)(s H a 得1
1
112)()(--+-?
==Z Z T
s a s H z H 8、将)(z H 整理成分子分母形式，验证设计结果。
三、FIR 窗函数法设计步骤
1、已知实际数字指标as s ap p ，，，ωω
2、根据as 选窗的类型：矩形窗as<21dB, A=1.8π,窗函数是 boxcar(N)；三角窗as<25dB, A=6.1π,窗函数是 bartlett(N)；汉宁窗as<44dB, A=6.2π,窗函数是 hanning(N)；哈明窗as<53dB, A=6.6π,窗函数是 hamming(N)；布莱克曼窗as<74dB, A=11π,窗函数是 blackman(N)。
3、根据过渡带p s B t ωω-=和窗类型求总点数t B A N /≈。
4、根据2/)(s p c ωωω+=写出理想频响指标)()()(ωθωωj dg j d e H e H ?=
5、根据)(ωj d e H 算出ωπωπ
π
ωd e e H n h n j j d d ?-?=)(21)( 6、对)(n h d 加窗得设计结果)()()(n w n h n h d ?=
8、写出∑-=n
z
n h z H )()(，验证设计结果。
四、FIR 频率采样法设计步骤
1、已知实际数字指标as s ap p ，，，ωω
2、根据as 选过渡带点数m
3、根据过渡带p s B t ωω-=和过渡带点数m 求总点数t B m N /2)1(π?+≥。
4、根据c ω求出π
ω2N
k c c ?
=，设置过渡值)1 0(，∈T 5、根据约束条件构建理想频响的采样指标)
()()(k j g d e k H k H θ?=
6、对)(k H d 进行IDFT 变换得)(n h ，取实部。
7、写出∑-=n
z
n h z H )()(，验证设计结果，优化过渡值大小、过渡点位置和过渡点多少。
一、IIR滤波器设计：脉冲响应不变法实现程序
%用脉冲响应不变法设计butterworth数字低通滤波器
%技术指标：wp=0.3*pi rad, ap=2dB, ws=0.5*pi rad, as=10dB
clc; clear; close all; format compact;%程序初始化
wp=0.3*pi, ap=2, ws=0.5*pi, as=10,%输入数字指标
T=pi,%假设采样周期，用于设计原型模拟滤波器，不影响H(z)的设计结果
Wp=wp/T, Ap=ap, Ws=ws/T, As=as,%将数字指标转化为原型模拟指标
M=log10( (10 .^ (0.1*Ap) - 1)./(10 .^ (0.1*As) - 1) ) / ...
(2*log10(Wp/Ws)) ,%计算滤波器阶数
N = ceil( M),%滤波器阶数向上取整
Wcp = Wp / ( (10^(.1*Ap) - 1)^(1/(2*N))),%通带边界精确满足的截止频率
Wcs = Ws / ( (10^(.1*As) - 1)^(1/(2*N))),%阻带边界精确满足的截止频率
Wc=Wcp,%截止频率用通带边界精确满足的截止频率
%Wc=(Wcp+Wcs)/2,%通带阻带边界都有余量的截止频率
%Wc=Wcs,%截止频率用阻带边界精确满足的截止频率
[bp,ap]=butter(N,1,'s'),%求归一化原型滤波器系统函数Ga(p)P157
tf(bp,ap,'variable','p'),%显示Ga(p)
[bs,as]=lp2lp(bp,ap,Wc),%去归一化得原型滤波器系统函数Ha(s)
tf(bs,as),%显示Ha(s)，分子不足前面补0
[Ak,sk]=residue(bs,as),%将Ha(s)按部分分式形式展开
ak=T*Ak,zk=exp(sk*T),%将Ha(s)的部分分式参数转换为H(z)的部分分式参数
[bz,az]=residuez(ak,zk,0),%将H(z)的部分分式形式化为分子分母等阶形式
tf(bz,az,'variable','z^-1'),%显示系统函数
%[bz1,az1] = impinvar(bs,as,1/T)%调用impinvar函数验证
%tf(bz1,az1,'variable','z^-1'),%显示验证系统函数,z^-1式的分子不足是后面补0
freqz(bz,az,100),%绘出频率特性曲线，检验设计指标
二、IIR滤波器设计：双线性变换法实现程序
%用双线性变换法设计butterworth数字低通滤波器
%技术指标：wp=0.3*pi rad, ap=2dB, ws=0.5*pi rad, as=10dB
clc; clear; close all; format compact;%程序初始化
wp=0.3*pi, ap=2, ws=0.5*pi, as=10,%输入数字指标
T=2,%假设采样周期，用于设计原型模拟滤波器，不影响H(z)的设计结果
Wp=(2/T)*tan(wp/2), Ap=ap,Ws=(2/T)*tan(ws/2),As=as,%将数字指标预畸变成原型模拟指标M=log10( (10 .^ (0.1*Ap) - 1)./(10 .^ (0.1*As) - 1) ) / ...
(2*log10(Wp/Ws)) ,%计算滤波器阶数
N = ceil( M),%滤波器阶数向上取整
Wcp = Wp / ( (10^(.1*Ap) - 1)^(1/(2*N))),%通带边界精确满足的截止频率
Wcs = Ws / ( (10^(.1*As) - 1)^(1/(2*N))),%阻带边界精确满足的截止频率
Wc=Wcp,%截止频率用通带边界精确满足的截止频率
%Wc=(Wcp+Wcs)/2,%通带阻带边界都有余量的截止频率
%Wc=Wcs,%截止频率用阻带边界精确满足的截止频率
[bp,ap]=butter(N,1,'s'),%求归一化原型滤波器系统函数Ga(p)P157
tf(bp,ap,'variable','p'),%显示Ga(p)
[bs,as]=lp2lp(bp,ap,Wc),%去归一化得原型滤波器系统函数Ha(s)
tf(bs,as),%显示Ha(s)，分子不足前面补0
[bz,az] = bilinear (bs,as,1/T),%将模拟低通原型转换为数字低通
tf(bz,az,'variable','z^-1'),%显示系统函数
freqz(bz,az,100),%绘出频率特性曲线，检验设计指标
三、FIR滤波器设计：窗函数法实现程序
%用窗函数法设计数字低通滤波器
%技术指标：wp=0.27*pi rad, ap=2dB, ws=0.40*pi rad, as=10dB。
clc; clear; close all; format compact;%程序初始化
wp=0.27*pi, ap=2, ws=0.40*pi, as=10,%输入数字指标
%根据as选择窗函数的类型并输入参数A，计算窗口长度M
%矩形窗as<21dB,A=1.8*pi,窗函数是boxcar(N)
%三角窗as<25dB,A=6.1*pi,窗函数是bartlett(N)
%汉宁窗as<44dB,A=6.2*pi,窗函数是hanning(N)
%哈明窗as<53dB,A=6.6*pi,窗函数是hamming(N)
%布莱克曼窗as<74dB,A=11*pi,窗函数是blackman(N)
A=1.8*pi,%因as=10dB选矩形窗
Bt=ws-wp; %计算过渡带宽
M=ceil(A/Bt);%根据窗函数的类型计算长度
if mod(M,2)==0; N=M+1, else N=M, end; %选用第一类滤波器
wc=(wp+ws)/2, %转折频率一般取通带频率和阻带频率的中点
n=-30:40;r=(N-1)/2; %用于计算理想低通单位脉冲响应中数据
hdn=sin(wc*((n-r)+eps))./(pi*((n-r)+eps)); %参见教材P202求理想单位脉冲响应wn=boxcar(N); %窗函数数据
m=0:N-1;r=(N-1)/2; hm=sin(wc*((m-r)+eps))./(pi*((m-r)+eps));
hn=hm'.*wn; %理想单位脉冲响应加窗处理
figure(1),%绘加窗处理过程图
subplot(3,1,1),stem(n,hdn,'r.'),grid on ,axis([-15,30,-0.2,0.5])
subplot(3,1,2),stem([0:N-1],wn,'.'),grid on ,axis([-15,30,-0.4,1.4])
subplot(3,1,3),stem([0:N-1],hn,'k.'),grid on ,axis([-15,30,-0.2,0.5])
figure(2);freqz(hn,1,100);% 绘频率特性曲线图，检验设计指标
figure(3),%绘幅度响应函数Hg(ω)图
Hejw=fft(hn,256); %计算频率响应函数
k=[0:255];wk=2*pi/256*k;Hgw=(Hejw.').*exp(j*wk*(N-1)/2); %计算幅频响应plot(wk/pi,real(Hgw));xlabel('ω/π');ylabel('Hg(ω)');%绘图
四、FIR滤波器设计：频率采样法实现程序
%用频率采样法设计FIR低通滤波器
%技术指标：wc=0.3*pi rad, N=15，不加过渡点
clc; clear; close all; format compact;%程序初始化
wc=0.3*pi;N=15;%设计阶数N为奇的第一类滤波器
%根据约束条件确定H(k)的值
k=[0:N-1],w=2*pi/N*k;kc=fix(wc*N/(2*pi)),%求频点及转折频率对应的k值Hk_abs=[ones(1,kc+1),zeros(1,N-2*kc-1),ones(1,kc)],%采样频点幅值
Hk_angles=-(N-1)/N*pi*k;%采样频点相位
Hk= Hk_abs.*exp(j*Hk_angles);%采样频点的H(k)
hn=real(ifft(Hk)),%求H(k)的IDFT得单位脉冲响—即设计结果
%理解频域离散与时域的周期延拓
n=-30:40;r=(N-1)/2;
hdn1=sin(wc*((n-r)+eps))./(pi*((n-r)+eps)); %参见教材P202
hdn2=sin(wc*((n-r)+N+eps))./(pi*((n-r)+N+eps)); %参见教材P202
hdn3=sin(wc*((n-r)-N+eps))./(pi*((n-r)-N+eps)); %参见教材P202
figure(1),%绘时域的周期延拓叠加图
subplot(4,1,1),stem(n,hdn1,'r.'),grid on ,axis([-15,30,-0.1,0.4])
subplot(4,1,2),stem(n,hdn2,'.'),grid on ,axis([-15,30,-0.1,0.4])
subplot(4,1,3),stem(n,hdn3,'.'),grid on ,axis([-15,30,-0.1,0.4])
subplot(4,1,4),stem([0:14],hn,'k.'),grid on ,axis([-15,30,-0.1,0.4])
figure(2)%绘幅度谱变化过程图
w1=[0,wc,wc+eps,2*pi-wc,2*pi-wc+eps,2*pi]/pi;xk=[1,1,0,0,1,1]
plot(w1,xk,'r:'),xlabel('ω/π'),axis([0,2,-0.3,1.2])%绘理想幅频曲线
hold on,stem(2/N*k, Hk_abs,'.'),%绘频率采样图
%绘设计结果的幅频响应图
Hejw=fft(hn,256); %计算频率响应
K=[0:255];wk=2*pi/256*K;Hgw=Hejw.*exp(j*wk*(N-1)/2); %计算幅频响应hold on;plot(wk/pi,real(Hgw),'k');xlabel('ω/π');ylabel('Hg(ω)');%绘图
CAM编程的基本实现过程 数控（简称NC）编程技术包含了数控加工与编程、金属加工工艺、CAD/CAM软件操作等多方面的知识与经验，其主要任务是计算加工走刀中的刀位点（简称CL点）。根据数控加工的类型，数控编程可分为数控铣加工编程、数控车加工编程、数控电加工编程等，而数控铣加工编程又可分为2.5轴铣加工编程、3轴铣加工编程和多轴（如4轴、5轴）铣加工编程等。3轴铣加工是最常用的一种加工类型，而3轴铣加工编程是目前应用最广泛的数控编程技术。 提示：本书中所提及的数控加工和编程，如无特别注明，均指2.5轴铣数控加工和编程或3轴铣数控加工和编程。 数控编程经历了手工编程、APT语言编程和交互式图形编程三个阶段。交互式图形编程就是通常所说的CAM软件编程。由于CAM软件自动编程具有速度快、精度高、直观性好、使用简便、便于检查和修改等优点，已成为目前国内外数控加工普遍采用的数控编程方法。因此，在无特别说明的情况下，数控编程一般是指交互式图形编程。交互式图形编程的实现是以CAD技术为前提的。数控编程的核心是刀位点计算，对于复杂的产品，其数控加工刀位点的人工计算十分困难，而CAD技术的发展为解决这一问题提供了有力的工具。利用CAD技术生成的产品三维造型包含了数控编程所需要的完整的产品表面几何信息，而计算机软件可针对这些几何信息进行数控加工刀位的自动计算。因此，绝大多数的数控编程软件同时具备CAD 的功能，因此称为CAD/CAM一体化软件。 由于现有的CAD/CAM软件功能已相当成熟，因此使得数控编程的工作大大简化，对编程人员的技术背景、创造力的要求也大大降低，为该项技术的普及创造了有利的条件。事实上，在许多企业从事数控编程的工程师往往仅有中专甚至高中的学历。 目前市场上流行的CAD/CAM软件均具备了较好的交互式图形编程功能，其操作过程大同小异，编程能力差别不大。不管采用哪一种CAD/CAM软件，NC编程的基本过程及内容可由图1-1表示。 .1 获得CAD模型 CAD模型是NC编程的前提和基础，任何CAM的程序编制必须有CAD模型为加工对象进行编程。获得CAD模型的方法通常有以下3种： （1）打开CAD文件。如果某一文件是已经使用MasterCAM进行造型完毕的，或是已经做过编程的文件，那么重新打开该文件，即可获得所需的CAD模型。 （2）直接造型。MasterCAM软件本身就是一个CAD/CAM软件，具有很强的造型功能，可以进行曲面和实体的造型。对于一些不是很复杂的工件，可以在编程前直接造型。 （3）数据转换。当模型文件是使用其他的CAD软件进行造型时，首先要将其转换成MasterCAM专用的文件格式（MC9文件）。通过MasterCAM的数据转换功能，MasterCAM可以读取其他CAD软件所做的造型。MasterCAM提供了常用CAD软件的数据接
数字滤波器的设计步骤及程序实现 湖南理工学院信息与通信工程学院 一、IIR 脉冲响应不变法设计步骤 1、已知实际数字指标as s ap p ，，，ωω 2、将数字指标化为原型模拟指标As s Ap p ，，，ΩΩ，可设T=pi, T /ω=Ω 3、求原型模拟滤波器的c N Ω，，其中：??? ???ΩΩ--=)/lg(2)]110/()110lg[(10/10/s p A A s p N N A p cp p 210 /1 10 -Ω= Ω N A s cs s 210 /1 10 -Ω= Ω ][cs cp c ΩΩ∈Ω， 4、根据N 写出归一化原型系统函数)(p G a 5、用c s p Ω=/代入得原型系统函数c s p a a p G s H Ω==/)()( 6、将)(s H a 化为部分分式展开形式∑-=k k a s s A s H )( 7、写出)(z H 的极点T s k k e z =，并写出)(z H 的部分分式展开形式∑--?= 11)(z z A T z H k k 8、将)(z H 化为分子分母形式，验证设计结果。 二、IIR 双线性变换法设计步骤 1、已知实际数字指标as s ap p ，，，ωω 2、将数字指标化为原型模拟指标As s Ap p ，，，ΩΩ，可设T=2, 2 tan 2ω?= ΩT 3、求原型模拟滤波器的c N Ω，，其中：?? ? ???ΩΩ--=)/lg(2)]110/()110lg[(10/10/s p A A s p N N A p cp p 210 /1 10 -Ω= Ω N A s cs s 210 /1 10 -Ω= Ω ][cs cp c ΩΩ∈Ω， 4、根据N 写出归一化原型系统函数)(p G a 5、用c s p Ω=/代入得原型系统函数c s p a a p G s H Ω==/) ()( 6、用11 112--+-?=Z Z T s 代入原型系统函数)(s H a 得1 1 112)()(--+-? ==Z Z T s a s H z H 8、将)(z H 整理成分子分母形式，验证设计结果。
实验报告 课程名称：数字信号处理指导老师：刘英成绩：_________________实验名称： FIR数字滤波器设计与使用同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求 设计和应用FIR低通滤波器。掌握FIR数字滤波器的窗函数设计法，了解设计参数（窗型、窗长）的影响。 二、实验内容和步骤 编写MATLAB程序，完成以下工作。 2-1 设计两个FIR低通滤波器，截止频率 C =0.5。 （1）用矩形窗，窗长N=41。得出第一个滤波器的单位抽样响应序列h 1(n)。记下h 1 (n) 的各个抽样值，显示h 1 (n)的图形（用stem(.)）。求出该滤波器的频率响应（的N 个抽样）H 1(k)，显示|H 1 (k)|的图形（用plot(.)）。 （2）用汉明窗，窗长N=41。得出第二个滤波器的单位抽样响应序列h 2(n)。记下h 2 (n) 的各个抽样值，显示h 2(n)的图形。求出滤波器的频率响应H 2 (k)，显示|H 2 (k)|的 图形。 （3）由图形，比较h 1(n)与h 2 (n)的差异，|H 1 (k)|与|H 2 (k)|的差异。 2-2 产生长度为200点、均值为零的随机信号序列x(n)（用rand(1,200)0.5）。显示x(n)。 求出并显示其幅度谱|X(k)|，观察特征。 2-3 滤波 （1）将x(n)作为输入，经过第一个滤波器后的输出序列记为y 1(n)，其幅度谱记为|Y 1 (k)|。 显示|X(k)|与|Y 1 (k)|，讨论滤波前后信号的频谱特征。 （2）将x(n)作为输入，经过第二个滤波器后的输出序列记为y 2(n)，其幅度谱记为|Y 2 (k)|。 比较|Y 1(k)|与|Y 2 (k)|的图形，讨论不同的窗函数设计出的滤波器的滤波效果。 2-4 设计第三个FIR低通滤波器，截止频率 C =0.5。用矩形窗，窗长N=127。用它对x(n)进行滤波。显示输出信号y
目录 目录 0 前言 (1) 1.1数字滤波器简介 (1) 1.2使用数字滤波器的原因 (1) 1.3设计的原理和内容 (1) 工程概况 (2) 正文 (2) 3.1 设计的目的和意义 (2) 3.2 目标和总体方案 (2) 3.3 设计方法和内容 (3) 3.4 硬件环境 (3) 3.5软件环境 (3) 3.6IIR数字滤波器设计思路 (3) 3.7 IIR数字滤波器的设计流程图 (3) 3.8 IIR数字滤波器设计思路 (4) 3.9设计IIR数字滤波器的两种方法 (4) 3.10双线性变换法的基本原理 (5) 3.11用双线性变换法设计IIR数字滤波器的步骤 (6) 3.12程序源代码和运行结果 (6) 3.12.1低通滤波器 (6) 3.12.3带通滤波器 (10) 3.12.4带阻滤波器 (13) 3.13结论 (15) 3.13.1存在的问题 (15) 3.13.2解决方案 (16) 致谢 (16)
参考文献 (16) 前言 1.1数字滤波器简介 数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。可以设计系统的频率响应，让它满足一定的要求，从而对通过该系统的信号的某些特定的频率成分进行过滤，这就是滤波器的基本原理。如果系统是一个连续系统，则滤波器称为模拟滤波器。如果系统是一个离散系统，则滤波器称为数字滤波器。 信号通过线性系统后，其输出信号就是输入信号和系统冲激响应的卷积。从频域分析来看，信号通过线性系统后，输出信号的频谱将是输入信号的频谱与系统传递函数的乘积。除非为常数，否则输出信号的频谱将不同于输入信号的频谱，某些频率成分较大的模，因此，中这些频率成分将得到加强，而另外一些频率成分的模很小甚至为零，中这部分频率分量将被削弱或消失。因此，系统的作用相当于对输入信号的频谱进行加权。 1.2使用数字滤波器的原因 数字滤波器具有比模拟滤波器更高的精度，甚至能够实现后者在理论上也无法达到的性能。数字滤波器相比模拟滤波器有更高的信噪比。数字滤波器还具有模拟滤波器不能比拟的可靠性。根据其冲击响应函数的时域特性可将数字滤波器分为IIR（有限长冲击响应）和FIR（无限长冲击响应）。 1.3设计的原理和内容 在windows环境下进行语言信号采集，通过IIR数字滤泼器的设计，数字带滤波器就是用软件来实现上面的滤波过程，可以很好的克服模拟滤波器的缺点，数字带滤波器的参数一旦确定，就不会发生变化。IIR型有较好的通带与阻带特性，所以，在一般的设计中选用IIR 型。IIR型又可以分成Butterworth型滤波器，ChebyshevII型滤波器和椭圆型滤波器等。 IIR数字滤波器的设计一般是利用目前已经很成熟的模拟滤波器的设计方法来进行设计，通常采用模拟滤波器原型有butterworth函数、chebyshev函数、bessel函数、椭圆滤波器函数等。 IIR数字滤波器的设计步骤： （1）按照一定规则把给定的滤波器技术指标转换为模拟低通滤波器的技术指标； （2）根据模拟滤波器技术指标设计为响应的模拟低通滤波器； （3）很据脉冲响应不变法和双线性不变法把模拟滤波器转换为数字滤波器；
吉林大学仪器科学与电气工程学院本科生实习报告 实习题目：信号分析和处理 实习时间：2012.09 专业：电气工程及其自动化 所在班级：65100615 学生姓名：王双伟 指导教师：朱凯光田宝凤林婷婷
信号实习报告 一.实验目的 加深对信号系统与信号处理理论的理解，学会信号处理的基本知识和方法，并在基本技能方面得到系统训练；熟悉MA TLAB编程环境，掌握MA TLAB编程基本技能，以及程序调试仿真方法，能够采用MATLAB语言和工具进行信号处理；掌握现代信号分析与处理技术，包括信号频谱分析和数字滤波器（FIR、IIR）设计，学会信号处理系统设计与系统功能检测的基本方法；将理论知识与实际应用结合，提高学生解决实际问题的动手能力，为信号系统与信号处理知识的应用、后续专业学习以及今后从事相关科学研究和实际工作打下坚实基础。二.实验工具 计算机，matlab软件 三.实验内容 设计FIR数字带通滤波器，对于给定函数s=sin(2πx100t)+sin(2πx200t)+sin(2πx400t)，设计带通滤波器滤除100和400赫兹的频率，并画出滤波前后的时频图及滤波器的增益图。 f1=100;f2=200;f3=400; fs=2000; m=(0.3*f1)/(fs/2); M=round(8/m); N=M-1; fc=[0.15,0.3]; b=fir1(N,fc); figure(1) [h,f]=freqz(b,1,1000); plot(f*fs/(2*pi),20*log10(abs(h))) xlabel('频率/赫兹'); ylabel('增益/分贝'); title('滤波器的增益响应'); figure(2) subplot(211) t=0:1/fs:0.5; s=sin(2*pi*f1*t)+sin(2*pi*f2*t)+sin(2*pi*f3*t); plot(t,s); xlabel('时间/秒'); ylabel('幅度'); title('信号滤波前时域图');
UI设计工作流程 很多没有在正规的大公司工作过的设计师同学问过我面试时如果面试官问项目开发的工作流程是什么？其实，我觉得每个公司可能有自己的工作流程，有些些公司可能需要设计师从前期立项到中间开发到后期产品测试和项目上线的跟进要全程参与而有些公司可能只需要设计师在产品研发阶段进行参与，但不管那种方式，我觉得设计师有必要知道一个产品从立项到完成的所有步骤。现在我大概介绍一种工作流程给大家。 一、产品设计阶段 首先在一个项目开始之前会是立项，领导或者相关部门提出想法给产品经理，产品经理拿到项目之后，会对整个项目进行分析，这中间产品经理需要做很多工作。 1、首先产品经理配合市场部门进行市场分析，来搞清楚目标市场和产品定位，如果时 间充足的话，尽可能的也要做用户调研来确定产品的用户需求的挖掘和分析。 2、竞品分析也是产品经理和设计师都要做的功课。 3、这些前期工作完成之后，剩下的要做原型设计，预算产品周期，疏通整个产品流程，出原型图交给交互设计师 当然产品经理在做这些工作时是要保持时刻跟其他部门的同事密切共同的，例如产品的市场定位需要找市场部门的同事进行沟通，产品设计规范，界面布局等需要找UI设计师来沟通。而开发环境和项目周期可能要找到技术开发的同事来进行协调。有些公司还有专门的交互设计师，需要产品经理在前期制作原型图和交互设计师充分配合完成交互说明，以方便
后期的视觉设计和技术开发。 二、UI视觉设计 产品原型（包括前期交互稿）完成之后需要交付给UI设计师进行视觉设计，这里指的UI设计其实严格来说是属于GUI，因为UI的本意为user interface（用户界面）涵盖了交互设计，用户体验设计和视觉设计。而交互设计和用户体验是在产品开始之时就已经同时展开的，所以这里说的设计通常指的GUI界面视觉设计。 1、在UI设计师开始之前，要充分了解产品定位，通过目标用户的喜好风格分析开确定视觉设计的大概调性。 2、进行竞品分析，找出竞品优劣， 3、搜索素材灵感，多找优秀设计作为自己设计灵感的来源是一个非常有效的方法（参考学习而不是让你去抄袭）。 1）确定配色，布局和设计风格。 2）进行界面设计。 3）完稿后进行可用性测试，修改修改修改直至最重定稿。 在整个视觉设计中，设计师除了把控好整体的视觉设计风格，更要有耐心设计好各个细节，例如icon，字体，元素之间的间距等这些不起眼的地方往往代表了整个app的质量，细节之处做好，会给用户在视觉上带来一种安全可靠的感觉，所以细节非常重要。 这里有必要说一下视觉设计规范。有些公司的视觉规范是在视觉设计开始之前就要订下来的，而有些公司是整个视觉设计完成之后再来制定视觉规范。为什么可以这样呢，视觉规范是为了方便整个设计团队在设计时更容易进行沟通来进行的，而设计工作在进行中可能会随时进行变更视觉风格，所以设计前期来确定设计规范的话，可能会对后期的设计带来一定的限制，所以设计师内部可能会有一个简单的设计文档来进行交流。等设计稿定下来之后，再来制作标准的设计视觉规范，方便后期开发和之后设计工作继续跟进。 整个设计稿确定之后，设计师要出高保真视觉稿，交给技术来进行沟通，同时还需要对
并行程序中的线程 一、线程是什么玩意 对于并行程序设计来说，线程的重要性不言而喻。 现代操作系统是典型的基于抢占式调度机制的多任务操作系统。 所谓多任务，指同一时刻，允许操作系统内有多个应用程序运行。比如，我们可以在同一时刻，一边收听音乐，一边浏览网页。当然，计算机能做到的远不止于此。 所谓抢占式调度机制，指在操作系统强制让另外的应用程序运行之前，正在运行的应用程序究竟可以占用CPU 多少时间。这正是为什么我们感觉多个应用程序同时运行的真正原因，即使在单核处理器上。举例来说，Windows 操作系统任务调度的时间间隔大约在20 毫秒左右(注：这个极短的时间，人眼无法感知，而人眼又欺骗了大脑，我们就感觉有多个程序在同时运行。实践所知，人眼能感知的最小时间大概是100 毫秒。因此，Windows Client UI 开发人员应当注意，千万不要让你的程序界面响应大于100 毫秒。假如大于此数，客户就会感到界面顿卡，带来槽糕的用户体验。Web UI 可以适当放宽界限。但无论怎样，快速的响应策略应当成为实现良好用户体验的首选)。 每个正在运行的应用程序实例都是一个进程。进程通常相对独立于其他进程运行。尤其是程序所使用的内存资源。举个例子，浏览器一般都不能直接访问音乐播放器的内存资源。如果有这个需求，则需要通过其他手段来达到该目的。比如文件映射，IPC，Socket 等机制。当然，这些机制通常比直接访问内存资源花费的时间要多。 拿最广泛应用的Windows 操作系统而言，从软件开发人员的角度来看，进程其实就是个计算机资源集合。它是Windows 操作系统分配和使用系统资源的基本单位。 Windows 进程均包含以下资源： 1一个或多个线程。Linux 操作系统早期使用进程来模拟线程。 2一个虚拟地址空间，该空间独立于其他进程地址空间。当然显式共享的内存除外。 请注意文件映射共享物理内存，但共享进程使用不同的虚拟地址来访问这些映射文件。 3一个或多个代码段，包括DLL 中的代码。 4一个或多个包含全局变量的数据段。
数字信号处理 数字滤波器的设计 学院计算机与电子信息学院 专业电子信息科学与技术班级电子１5－2 班姓名学号 指导教师刘利民
数字滤波器的设计 一、模拟低通滤波器的设计方法 1、B ｕtterw ｏrth 滤波器设计步骤： ⑴。确定阶次N ① 已知Ωc 、Ωs 和As 求Bu ｔt ｅr ｗｏrth DF 阶数N ② 已知Ωc 、Ωs 和Ω=Ωp （3dB p Ω≠-)的衰减A ｐ 求Bu ｔterwort ｈ DF 阶数N ③ 已知Ωｐ、Ωｓ和Ω=Ωp 的衰减A ｐ 和As 求B ｕtte ｒwo ｒth DF 阶数Ｎ /10 /1022(/)101,(/)101p s A A N N p c s c ΩΩ=-ΩΩ=-则：
⑵.用阶次N 确定 ()a H s 根据公式： 1,2,2N ()()a a H s H s -在左半平面的极点即为()a H s 的极点，因而 2,,N 2、切比雪夫低通滤波器设计步骤: ⑴.确定技术指标p Ω p α s Ω s α 归一化： /1p p p λ=ΩΩ= /s s p λ=ΩΩ ⑵．根据技术指标求出滤波器阶数N 及ε: 0.12 10 1δε=- p δα= ⑶.求出归一化系统函数 其中极点由下式求出:
或者由N 和Ｓ直接查表得()a H p 二、数字低通滤波器的设计步骤: 1、 确定数字低通滤波器的技术指标：通带截止频率p ω、通带最大衰减系数 p α、 阻带截止频率ω、阻带最小衰减系数s α。 2、 将数字低通滤波器的技术指标转换成模拟低通滤波器的技术指标。 巴特沃斯： 切比雪夫：/s s p λ=ΩΩ 0.1210 1δ ε=- p δα=
实验五：FIR数字滤波器设计及软件实现 一、实验目的： （1）掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法。 （2）掌握用等波纹最佳逼近法设计FIR数字滤波器的原理和方法。 （3）掌握FIR滤波器的快速卷积实现原理。 （4）学会调用MATLAB函数设计与实现FIR滤波器。 二、实验容及步骤： （1）认真复习第七章中用窗函数法和等波纹最佳逼近法设计FIR数字滤波器的原理； （2）调用信号产生函数xtg产生具有加性噪声的信号xt，并自动显示xt及其频谱，如图1所示； 图1 具有加性噪声的信号x(t)及其频谱如图 （3）请设计低通滤波器，从高频噪声中提取xt中的单频调幅信号，要求信号幅频失真小于0.1dB，将噪声频谱衰减60dB。先观察xt的频谱，确定滤波器指标参数。 （4）根据滤波器指标选择合适的窗函数，计算窗函数的长度N，调用MATLAB函数fir1设计一个FIR低通滤波器。并编写程序，调用MATLAB快速卷积函数fftfilt实现对xt的滤波。绘图显示滤波器的频响特性曲线、滤波器输出信号的幅频特性图和时域波形图。 （4）重复（3），滤波器指标不变，但改用等波纹最佳逼近法，调用MATLAB函数remezord和remez设计FIR数字滤波器。并比较两种设计方法设计的滤波器阶数。 友情提示： ○1MATLAB函数fir1和fftfilt的功能及其调用格式请查阅本课本；
○ 2采样频率Fs=1000Hz ，采样周期T=1/Fs ； ○ 3根据图10.6.1(b)和实验要求，可选择滤波器指标参数：通带截止频率fp=120Hz ，阻带截至频率fs=150Hz ，换算成数字频率，通带截止频率 p 20.24p f ωπ=T =π，通带最大衰为0.1dB ，阻带截至频率s 20.3s f ωπ=T =π，阻带最小衰为60dB 。] ○ 4实验程序框图如图2所示。 图2 实验程序框图 三、实验程序： 1、信号产生函数xtg 程序清单： %xt=xtg(N) 产生一个长度为N,有加性高频噪声的单频调幅信号xt,采样频率Fs=1000Hz %载波频率fc=Fs/10=100Hz,调制正弦波频率f0=fc/10=10Hz. function xt=xtg N=1000;Fs=1000;T=1/Fs;Tp=N*T; t=0:T:(N-1)*T; fc=Fs/10;f0=fc/10; %载波频率fc=Fs/10，单频调制信号频率为f0=Fc/10;
山西大学计算机与信息技术学院 实验报告 姓名学号专业班级计算机科学与技术 课程名称 Java实验实验日期2014/5/29 成绩指导教师陈千批改日期 实验名称实验8 图形界面程序设计 一、实验目的 掌握常用GUI控制组件及其事件处理。 二、实验内容 1．编程包含一个标签和一个按钮，单击按钮时，标签的内容在“你好”和“再见”之间切换。 程序代码： import java.awt.Color; import java.awt.GridLayout; import java.awt.event.ActionEvent; import java.awt.event.ActionListener; import javax.swing.JButton; import javax.swing.JFrame; import javax.swing.JLabel; import javax.swing.JPanel; public class ChangeGUI extends JFrame { /** * */ private static final long serialVersionUID = 1L; private JButton button; private JLabel label; public ChangeGUI() { super("Say Hello"); JPanel panel = new JPanel(); JPanel panel2 = new JPanel(); setLayout(new GridLayout(2, 1, 0, 5)); button = new JButton("OK"); button.setBackground(Color.ORANGE); button.setForeground(Color.RED); panel.add(button); button.addActionListener(new OKActionListener()); label = new JLabel("你好");
一、并行程序开发策略 1.自动并行化：有目的地稍许修改源代码 2.调用并行库：开发并行库 3.重新编写并行代码：对源代码做重大修改 二、并行编程模式 1.主从模式（任务播种模式）：将待求解的任务分成一个主任务（主进程）和一些子任务 （子进程）。所考虑的因素是负载均衡，一般可以采用静态分配和动态分配两种方法。 2.单程序流多数据流（SPMD）：并行进程执行相同的代码段，但操作不同的数据。 3.数据流水线：将各个计算进程组成一条流水线，每个进程执行一个特定的计算任务。 4.分治策略：将一个大而复杂的问题分解成若干个特性相同的子问题。 三、并行程序的编程过程（PCAM过程） 1.任务划分（Partitioning） 2.通信分析（Communication） 3.任务组合（Agglomeration）：增加粒度和保持灵活性 4.处理器映射（Mapping）：映射策略、负载均衡、任务的分配与调度（静态和动态） 动态调度：基本自调度（SS）、块自调度（BSS）、指导自调度（GSS）、因子分解调度（FS）、梯形自调度（TSS）、耦合调度（AS）、安全自调度（SSS）、自适应耦合调度（AAS） 串匹配问题是计算机科学中的一个基本问题，在文字编辑、图像处理等利于都得到了广泛的应用，串匹配算法在这些应用中起到至关重要的作用。因此研究快速的串匹配算法具有重要的理论和实际意义。 KMP是一种改进的字符串模式匹配的算法，他能够在o(m+n)时间复杂度内完成字符串的模式匹配算法。本文将详细的介绍KMP算法的思想，串行及并行实现。 一、KMP算法思想 1、问题描述 给定主串S[0...n-1]、模式串T[0...m-1]，其中m<=n。在主串S中找出所有模式串T的起始位置。 2、算法思想 令指针i指向主串S，指针j指向模式串T中当前正在比较的位置。令指针i和指针j指向的字符比较之，如两字符相等，则顺次比较后面的字符；如不相等，则指针i不动，回溯指针j，令其指向模式串T的第pos个字符，使T[0...pos-1] == S[i-pos, i-1],然后，指针i和指针j所指向的字符按此种方法继续比较，知道j == m-1，即在主串S中找到模式串T为止。 从算法的思想思想中我们可以看出，其算法的难点在于如何求出指针j的回溯值，即：当指针j回溯时，j将指向的位置，我们几位next[j]。下面我们首先对kmp的算法做出详细的描述。 二、KMP算法描述 输入：主串S[0...n-1], 模式串T[0...m-1] 输出：m[0...n-1],当m[i] = 1时，则主串S中匹配到模式串，且i为起始位置 begin i = 0；j = 0; while(i < n) if(S[i] != T[j])
实验二:FIR 数字滤波器设计与软件实现 一、实验指导 1.实验目的 (1掌握用窗函数法设计 FIR 数字滤波器的原理和方法。 (2掌握用等波纹最佳逼近法设计 FIR 数字滤波器的原理和方法。 (3掌握 FIR 滤波器的快速卷积实现原理。 (4学会调用 MA TLAB 函数设计与实现 FIR 滤波器。 2. 实验内容及步骤 (1认真复习第七章中用窗函数法和等波纹最佳逼近法设计 FIR 数字滤波器的原理; (2调用信号产生函数 xtg 产生具有加性噪声的信号 xt ,并自动显示 xt 及其频谱,如图 1所示;
图 1 具有加性噪声的信号 x(t及其频谱如图 (3请设计低通滤波器,从高频噪声中提取 xt 中的单频调幅信号,要求信号幅频失真小于 0.1dB ,将噪声频谱衰减 60dB 。先观察 xt 的频谱,确定滤波器指标参数。 (4根据滤波器指标选择合适的窗函数,计算窗函数的长度 N ,调用 MATLAB 函数 fir1设计一个 FIR 低通滤波器。并编写程序,调用 MATLAB 快速卷积函数 fftfilt 实现对 xt 的滤波。绘图显示滤波器的频响特性曲线、滤波器输出信号的幅频特性图和时域波形图。 (5 重复 (3 , 滤波器指标不变, 但改用等波纹最佳逼近法, 调用MA TLAB 函数 remezord 和 remez 设计 FIR 数字滤波器。并比较两种设计方法设计的滤波器阶数。 提示:○ 1MA TLAB 函数 fir1的功能及其调用格式请查阅教材; ○ 2采样频率 Fs=1000Hz,采样周期 T=1/Fs;
○ 3根据图 1(b和实验要求,可选择滤波器指标参数:通带截止频率 fp=120Hz,阻带截 至频率 fs=150Hz, 换算成数字频率, 通带截止频率 p 20.24 p f ωπ =T=π, 通带最大衰为 0.1dB , 阻带截至频率 s 20.3 s f ωπ =T=π,阻带最小衰为 60dB 。 3、实验程序框图如图 2所示,供读者参考。 图 2 实验程序框图 4.信号产生函数 xtg 程序清单(见教材 二、滤波器参数及实验程序清单 1、滤波器参数选取 根据实验指导的提示③选择滤波器指标参数: 通带截止频率 fp=120Hz,阻带截至频率 fs=150Hz。代入采样频率 Fs=1000Hz,换算成 数字频率,通带截止频率 p 20.24 p f
并行程序设计开题报告 院系：信息技术科学学院 成员：王亚光2120100319 田金凤1120100119 题目：串匹配算法KPM和矩阵运算的并行算法实现与分析
1.文献综述 1.1消息传递并行程序设计(MPI)介绍 (1)M assage P assing I nterface:是消息传递函数库的标准规范，由MPI论坛开发，支持Fortran和C (2)一种新的库描述，不是一种语言。共有上百个函数调用接口，在Fortran 和C语言中可以直接对这些函数进行调用 (3)MPI是一种标准或规范的代表，而不是特指某一个对它的具体实 (4)MPI是一种消息传递编程模型，并成为这种编程模型的代表和事实上的标准 (5)指用户必须通过显式地发送和接收消息来实现处理机间的数据交换。 (6)在这种并行编程中，每个并行进程均有自己独立的地址空间，相互之间访问不能直接进行，必须通过显式的消息传递来实现。 (7)这种编程方式是大规模并行处理机（MPP）和机群（Cluster）采用的主要编程方式。 (8)并行计算粒度大，特别适合于大规模可扩展并行算法，由于消息传递程序设计要求用户很好地分解问题，组织不同进程间的数据交换，并行计算粒度大，特别适合于大规模可扩展并行算法。 (9)消息传递是当前并行计算领域的一个非常重要的并行程序设计方式。 (10)高可移植性。MPI已在IBM PC机上、MS Windows上、所有主要的Unix 工作站上和所有主流的并行机上得到实现。使用MPI作消息传递的C或Fortran 并行程序可不加改变地运行在IBM PC、MS Windows、Unix工作站、以及各种并行机上。 1.2串匹配算法 以字符序列形式出现而且不能将这些字符分成互相独立的关键字的一种数据称之为字符串（Strings）。字符串十分重要、常用的一种操作是串匹配（String Matching）。串匹配分为字符串精确匹配（Exact String Matching）和字符串近似匹配(Approximate String Matching)两大类。字符串匹配技术在正文编辑、文本压缩、数据加密、数据挖掘、图像处理、模式识别、Internet信息搜索、网络入侵检测、网络远程教学、电子商务、生物信息学、计算音乐等领域具有广泛的应用。而且串匹配是这些应用中最好时的核心问题，好的串匹配算法能显著的提高应用的效率。因此研究并设计快速的串匹配算法具有重要的理论价值和实际意义。 串匹配问题实际上就是一种模式匹配问题，即在给定的文本串中找出与模式串匹配的子串的起始位置。本文对已有的基于分布存储系统上的并行的串匹配算法（KMP）进行了分析和实现，并与串行的算法进行了比较。KMP算法首先是由D.E. Knuth、J.H. Morris以及V.R. Pratt分别设计出来的，所以该算法被命名为KMP算法。KMP串匹配算法的基本思想是：对给出的文本串T[1,n]与模式串P[1,m]，假设在模式匹配的进程中，执行T[i]和P[j]的匹配检查。若T[i]=P[j]，则继续检查T[i+1]和P[j+1]是否匹配。若T[i]≠P[j]，则分成两种情况：若j=1，则模式串右移一位，检查T[i+1]和P[1]是否匹配；若1 编写程序的步骤教学设计 【研究的问题】 在中小学信息技术教学中，程序设计一直是师生倍感头疼的内容。程序设计难教难学，源于计算机语言本身高度的抽象性和严密的逻辑性。虽然，Visual Basic语言较之其它语言要易学好懂一点，但它仍需要必要的抽象思维能力和数学知识作为支撑。如何“蹲下身来让大部分学生能够得着“ ，让学生学得轻松、有效，是我们在本学期一直应关注的问题。 【设计依据】 教材简析： 《编写程序的步骤》位于省编教材的选修部分第一单元《走进程序设计》的第二节。在初中信息技术教学中，程序设计部分始终是教师觉得难教，学生觉得难学的部分，而这一节中的“算法与算法描述“更是这一单元的重中之重。学好这一节，能为整个VB的学习奠定一个良好的基础。 本课是程序设计的第一课时（第1节《程序设计与计算机软件》，我们让学生自学了解，没有占用课时。），起始课的好坏将直接影响整个单元的后继教学。例如一部优秀的电影一般都有一个精彩的开头，一开始就抓住观众的心，使他们有动机、有兴趣往下观赏。 学情分析： 初二的学生虽具备了一定的计算机使用经验，但大多数是与软件的使用和网络应用有关，程序设计对他们是崭新的、具有挑战性的知识。而且这个时期的学生正处于感性思维向理性思维过渡的时期，很多时候仍需要感性思维的支撑。因此在教学中应强调程序设计与生活的关系，注重启蒙和兴趣的培养，并以趣味性的练习、富有引导性的教学语言、明白流畅的教学思路调动学生的情感，在晦涩的程序设计和学生之间架起一座桥梁。 【教学目标】 知识与技能 1、了解利用计算机解决问题的基本过程，认识算法的地位和作用。 2、初步掌握使用自然语言或流程图对算法进行描述。 过程与方法 1、通过实例让学生体会程序设计的基本过程与方法，理解算法思想，会用自然语言或流程图表达一些具体问题的算法。 2、通过对现实问题的分析与解决，让学生认识到生活中到处是程序，而程序解决的往往就是 实验五 IIR 数字滤波器设计与滤波 1.实验目的 （1）加深对信号采样的理解， （2）掌握滤波器设计的方法； （3）复习低通滤波器的设计。 2．实验原理 目前，设计IIR 数字滤波器的通用方法是先设计相应的低通滤波器，然后再通过双线性变换法和频率变换得到所需要的数字滤波器。模拟滤波器从功能上分有低通、高通、带通及带阻四种，从类型上分有巴特沃兹（Butterworth ）滤波器、切比雪夫（Chebyshev ）I 型滤波器、切比雪夫II 型滤波器、椭圆（Elliptic ）滤波器以及贝塞尔（Bessel ）滤波器等。 典型的模拟低通滤波器的指标如下：,P S ΩΩ分别为通带频率和阻带频率，,P S δδ分别为通带和阻带容限（峰波纹值）。在通带内要求1()1P a H J δ-≤Ω≤,有时指标由通带最大衰减p α和阻带最小衰减s α给出，定义如下：20lg(1)p p αδ=-- 和20lg()s s αδ=- 第二种常用指标是用参数ε和A 表示通带和阻带要求，如图所示： 二者之间的关系为：21/2[(1)1]p εδ-=--和1/s A δ=，根据这几个参数可导出另外两个参数d ，k ，分别称为判别因子和选择性因子。 21d A = - /p s k =ΩΩ BUTTERWORTH 低通滤波器：幅度平方函数定义为221()1(/)a N c H J Ω=+ΩΩ，N 为滤波器阶数，c Ω为截止频率。当c Ω=Ω 时，有()1/a H J Ω=3DB 带宽。 BUTTERWORTH 低通滤波器系统函数有以下形式： 11111()...() N c a N N N N N k H s s a s a s a k s s --=Ω==++++∏- 由模拟滤波器设计IIR 数字滤波器，必须建立好s 平面和z 平面的映射关系。使模拟系统函数()a H s 变换成数字滤波器的系统函数()H z ，通常采用冲激相应不变法和双线性变换法。冲激相应不变法存在频谱混叠现象，双线性变换法消除了这一线象，在IIR 数字滤波器的设计中得到了更广泛的应用。 s 平面和Z 平面的映射关系为1 121()1s Z s f Z T Z ---==+,将s j =Ω和jw z e =待入数字频率和等效的模拟频率之间的映射关系：tan()2 w Ω=，由于二者不是线性关系，所以称为预畸变。 3.实验内容及其步骤 实验的步骤： （1）给定数字滤波器的幅度相应参数。 （2）用预畸变公式将数字滤波器参数变换为相应的等效模拟滤波器参数。 （3）采用模拟滤波器设计方法设计等效模拟滤波器()a H s （4）采用双线性变换公式把等效模拟滤波器映射为所期望的数字滤波器。 其中第三步中模拟滤波器设计步骤为： 首先，根据滤波器指标求选择因子k 和判别因子d 其次，确定满足技术所需的滤波器阶数N, log log d N k ≥ 再次，设3db 截止频率c Ω 一、实验目的 （1）掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法。 （2）掌握用等波纹最佳逼近法设计FIR数字滤波器的原理和方法。 （3）掌握FIR滤波器的快速卷积实现原理。 （4）学会调用MA TLAB函数设计与实现FIR滤波器。 二、实验内容及步骤 （1）认真复习第七章中用窗函数法和等波纹最佳逼近法设计FIR数字滤波器的原理； （2）调用信号产生函数xtg产生具有加性噪声的信号xt，并自动显示xt及其频谱，如图10.5.1所示； 图10.5.1 具有加性噪声的信号x(t)及其频谱如图 （3）请设计低通滤波器，从高频噪声中提取xt中的单频调幅信号，要求信号幅频失真小于0.1dB，将噪声频谱衰减60dB。先观察xt的频谱，确定滤波器指标参数。 （4）根据滤波器指标选择合适的窗函数，计算窗函数的长度N，调用MATLAB函数fir1设计一个FIR低通滤波器。并编写程序，调用MATLAB快速卷积函数fftfilt实现对xt的滤波。绘图显示滤波器的频响特性曲线、滤波器输出信号的幅频特性图和时域波形图。 （4）重复（3），滤波器指标不变，但改用等波纹最佳逼近法，调用MATLAB函数remezord和remez 设计FIR数字滤波器。并比较两种设计方法设计的滤波器阶数。 提示：○1MA TLAB函数fir1和fftfilt的功能及其调用格式请查阅本书第7章和第？章； ○2采样频率Fs=1000Hz，采样周期T=1/Fs； ○3根据图10.6.1(b)和实验要求，可选择滤波器指标参数：通带截止频率fp=120Hz，阻带截至频率 fs=150Hz，换算成数字频率，通带截止频率 p 20.24 p f ωπ =T=π，通带最大衰为0.1dB，阻带截至频率 s 20.3 s f ωπ =T=π，阻带最小衰为60dB。] ○4实验程序框图如图10.5.2所示。 实验二 IIR 数字滤波器的设计 1、 实验目的 （1） 掌握脉冲响应不变法和双线性变换法设计IIR 数字滤波器的具体方法和原理，熟悉双线性变换法和脉冲响应不变法设计低通、带通IIR 数字滤波器的计算机编程； （2） 观察双线性变换法和脉冲响应不变法设计的数字滤波器的频域特性，了解双线性变换法和脉冲响应不变法的特点和区别； （3） 熟悉Butterworth 滤波器、Chebyshev 滤波器和椭圆滤波器的频率特性。 2、实验原理与方法 IIR 数字滤波器的设计方法可以概括为如图所示，本实验主要掌握IIR 滤波器的第一种方法，即利用模拟滤波器设计IIR 数字滤波器，这是IIR 数字滤波器设计最常用的方法。利用模拟滤波器设计，需要将模拟域的H a (s)转换为数字域H(z)，最常用的转换方法为脉冲响应不变法和双线性变换法。 （1）脉冲响应不变法 用数字滤波器的单位脉冲响应序列h(n)模仿模拟滤波器的冲激响应h a (t)，让h(n)正好等于h a (t)的采样值，即 )()(nT h n h a = 其中T 为采样间隔。如果以H a (s)及H(z)分别表示h a (t)的拉氏变换及h(n)的Z 变换，则 ∑∞-∞==-=k a e z k T j s H T z H sT )2(1|)(π 在MATLAB 中，可用函数impinvar 实现从模拟滤波器到数字滤波器的脉冲响应不变映射。 （2）双线性变换法 S 平面与z 平面之间满足下列映射关系 11112- -+-=z z T s 或 s T s T z -+=22 S 平面的虚轴单值地映射于z 平面的单位圆上，s 平面的左半平面完全映射到z 平面的单位圆内。双线性变换不存在频率混叠问题。 在MATLAB 中，可用函数bilinear 实现从模拟滤波器到数字滤波器的双线性变换映射。 双线性变换是一种非线性变换，即2 tan 2ωT = Ω，这种非线性引起的幅频特性畸变可通过预畸变得到校正。 （3）设计步骤 IIR 数字滤波器的设计过程中，模拟滤波器的设计是关键。模拟滤波器的设计一般是采用分布设计的方式，这样设计原理非常清楚，具体步骤如前文所述。MATLAB 信号处理工具箱也提供了模拟滤波器设计的完全工具函数：butter 、cheby1、cheby2、ellip 、besself 。用户只需一次调用就可完成模拟滤波器的设计，这样虽简化了模拟滤波器的设计过程，但设计原理却被屏蔽了。 模拟滤波器设计完成之后，利用impinvar 或bilinear 函数将模拟滤波器映射为数字滤波器，即完成了所需数字滤波器的设计。 下图给出了实际低通、高通、带通和带阻滤波器的幅频特性和各截止频率的含义。另外，为了描述过渡带的形状，还引入了通带衰减和阻带衰减的概念。 图 实际滤波器的幅频特性和各截止频率的含义 数字滤波器的设计及实现 【一】设计目的 1. 熟悉IIR 数字滤波器和FIR 数字滤波器的设计原理和方法； 2. 学会调用MATLAB 信号处理工具箱中的滤波器设计函数设计各种IIR 和FIR 数字滤波器，学会根据滤波要求确定滤波器指标参数； 3. 掌握用IIR 和FIR 数字滤波器的MA TLAB 实现方法，并能绘制滤波器的幅频特性、相频特性； 4. 通过观察滤波器的输入、输出信号的时域波形及其频谱，建立数字滤波的概念。 【二】设计原理 抑制载波单频调幅信号的数学表达式为 []))(2cos())(2cos(2 1)2cos()2cos()(000t f f t f f t f t f t s c c c ++-==ππππ （2.1） 其中，)2cos(t f c π称为载波，c f 为载波频率，)2cos(0t f π称为单频调制信号，0f 为调制正弦波信号频率，且满足0c f f >。由（2.1）式可见，所谓抑制载波单频调制信号，就是两个正弦信号相乘，它有2个频率成分：和频c f +0f ，差频c f -0f ，这两个频率成分关于载波频率c f 对称。所以，1路抑制载波单频调幅信号的频谱图是关于载波频率c f 对称的两根谱线。 复合信号st 产生函数mstg 清单： function st=mstg %产生信号序列st ，并显示st 的时域波形和频谱 %st=mstg 返回三路调幅信号相加形成的混合信号，长度N=800 N=800; %信号长度N 为800 Fs=10000;T=1/Fs;Tp=N*T; %采样频率Fs=10kHz ，Tp 为采样时间 t=0:T:(N-1)*T;k=0:N-1;f=k/Tp; fc1=Fs/10; %第1路调幅信号载波频率fc1=1000Hz fm1=fc1/10; %第1路调幅信号的调制信号频率fm1=100Hz fc2=Fs/20; %第2路调幅信号载波频率fc2=500Hz fm2=fc2/10; %第2路调幅信号的调制信号频率fm2=50Hz fc3=Fs/40; %第3路调幅信号载波频率fc3=250Hz fm3=fc3/10; %第3路调幅信号的调制信号频率fm3=25Hz xt1=cos(2*pi*fm1*t).*cos(2*pi*fc1*t); %产生第1路调幅信号 xt2=cos(2*pi*fm2*t).*cos(2*pi*fc2*t); %产生第2路调幅信号 xt3=cos(2*pi*fm3*t).*cos(2*pi*fc3*t); %产生第3路调幅信号 st=xt1+xt2+xt3; %三路信号相加，得到复合信号编写程序的步骤 教学设计
实验五 IIR数字滤波器设计与滤波(附思考题程序)
FIR数字滤波器设计与软件实现
实验二-IIR数字滤波器的设计
数字滤波器的设计及实现
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