数字信号处理课程设计题目：FIR数字混频器设计及MATLAB的实现大学：专业：班级：学号：姓名：指导班主任：摘要随着信息时代和数字世界的到来，数字讯号处理已成为现今一门极为重要的学科和技术领域。数字讯号处理在通讯、语言、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用家电等诸多领域取得了广泛的应用。在数字讯号处理应用中，数字混频器非常重要并疑问的广泛的应用。数字混频器是数字讯号处理的重要内容，数字混频器可分为IIR和FIR两大类。对于FIR数字混频器的设计，可以按照所给定的频度特点直接设计，文中采用的方式是窗函数法。按照FIR混频器的特性，在MATLAB环境下用窗函数设计FIR数字混频器，并对讯号进行剖析，最后给出FIR混频器对讯号混频的疗效。关键字：数字混频器FIRMATLAB窗函数目录一.背景4二.设计目的4三.设计原理43.1用窗函数法设计FIR混频器43.2用窗函数设计fir混频器基本技巧5四.设计基本思路及步骤54.1基本思路54.2窗函数法设计FIR数字混频器步骤5五.流程图6六.程序编撰及结果6七.总结与感受9参考文献10一.背景数字混频器可以过滤时间离散讯号，通过对抽样数据进行数字处理来达到卷积混频的目的，目前早已广泛应用在高保真的讯号处理，如数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域。
因为计算机技术和大规模集成电路的发展，数字混频器已可用计算机软件实现。利用MATLAB强悍的数据处理能力，灵活使用模块集和工具箱，可以根据需求编撰程序来实现多种混频器设计。伴随的不断发展以及工具箱的不断开发，工作平台的改善，使用MATLAB的编程工作量会大大降低。MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统，提供了比较完备的调试系统，程序毋须经过编译就可以直接运行，并且还能及时地报告出现的错误及进行出错缘由剖析。而这也促使基于MATLAB的设计显得便捷便于使用。二.设计目的通过对常用数字混频器的设计和实现，把握数字讯号处理的工作原理及设计方式；熟悉设计数字混频器的方式，把握借助数字混频器对讯号进行混频的方式，把握数字混频器的计算机仿真，并才能对设计结果加以剖析。三.设计原理3.1用窗函数法设计FIR混频器按照过渡宽带及阻带衰减要求，选择窗函数的类型并恐怕窗口宽度N，窗函数类型可依照最小阻带衰减As独立选择，由于窗口宽度N对最小阻带衰减As没有影响，在确定窗函数类型之后，可依据过渡宽带大于给定指标确定所拟用的窗函数的窗口宽度N，设待求混频器的过渡宽带，它与窗口宽度N近似成正比，窗函数类型确定后，其估算公式也确定了，不过这种公式是近似的，得出的窗口宽度还要在估算中逐渐修正，原则上在保证阻带衰减满足要求的情况下，尽量选择较小的N，在N和窗函数类型确定后，即可调用MATLAB中的窗函数求出窗函数。
3.2用窗函数设计fir混频器基本方式FIR混频器具有严格的相位特点，对于讯号处理和数据传输是很重要的。目前FIR混频器的设计方式主要有三种：窗函数法、频率采样法和切比雪夫等波纹迫近的最优化设计方式。常用的是窗函数法和切比雪夫等波纹迫近的最优化设计方式。假如FIR混频器的h(n)为实数,并且满足以下任意条件,混频器就具有确切的线性相位：第一种：偶对称，h(n)=h(N-1-n)，φ(ω)=-(N-1)ω/2(1)第二种：奇对称，h(n)=-h(N-1-n),φ(ω)=-(N-1)ω/2+pi/2(2)对称中心在n=(N-1)/2处。基本思路：从频域出发设计h(n)迫近理想hd(n)。设理想混频器的单位响应在频域抒发为hd(n),则Hd(n)通常是无限长的，且是非因果的，不能直接作为FIR混频器的单位脉冲响应。要想得到一个因果的有限长的混频器单位抽样响应h(n)，最直接的方式是先将hd(n)向右平移，再进行截断，即截取为有限长因果序列：h(n)=hd(n)w(n)，并用合适的窗函数迕行加权作为FIR混频器的单位脉冲响应。根据线性相位混频器的要求，线性相位FIR数字低通混频器的单位抽样响应h(n)必须是偶对称的。
对称中心必须等于混频器的延时常数，即用方形窗设计的FIR低通混频器，所设计混频器的幅度函数在通带和阻带都呈现出振荡现象，且最大波纹大概为幅度的9%消除图片的鬼影现象 matlab程序，返个现象称为吉布斯（Gibbs）效应。为了清除吉布斯效应，通常采用其他类型的窗函数。MATLAB设计FIR混频器有多种方式和对应的函数。窗函数设计法除了在数字混频器的设计中占有重要的地位，同时可以用于功率谱的恐怕，从根本上讲，使用窗函数的目的就是清除由无限序列的截短而导致的Gibbs现象所带来的影响。四.设计基本思路及步骤4.1基本思路因为理想的低通混频器是一个方波，则在频域为sinc函数。对sinc函数进行不通宽度的加窗。则可以使混频器向理想情况进行接近。因而做到设计混频器的目的。4.2窗函数法设计FIR数字混频器步骤（1）确定数字混频器的性能要求消除图片的鬼影现象 matlab程序，临界频度，混频器单位脉冲响应宽度N（2）依据性能要求，合理选择单位脉冲响应h(n)的奇偶对称性，进而确定理想频度响应的幅频特点和相频特点（3）求理想单位脉冲响应，在实际估算中，可对取样，并对其求IDFT的，用替代（4）选择适当的窗函数w（n），依据求所需设计的FIR混频器单位脉冲响应（5）求，剖析其幅频特点，若不满足要求，可适当改变窗函数方式或厚度N，重复上述设计过程，以得到满意的结果五.流程图开始构造sinc函数对sinc函数加窗低通混频器特点图原始讯号及其频谱混频后波形结束六.程序编撰及结果clearclc;closeall;wp=0.2*pi;ws=0.3*pi;wc=(ws+wp)/2;width=ws-wp;%设定过渡带长度N=ceil(6.6*pi/width)+1;n=1;fs=1/n;t=0:n:N-n;m=t-(N)/2+eps;a=sin(wc*m)./(pi*m);w_ham=hamming(N/n)＇;c=a.*w_ham;[h,w]=freqz(c,[1]);db=20*log10((h+eps)/max(h));subplot(221);plot(t,a);xlabel(＇sinc函数＇);subplot(222);plot(w/pi,db);xlabel(＇dB特点＇);subplot(223);plot(t,c);xlabel(＇sinc加窗＇);subplot(224);plot(w/pi,abs(h));xlabel(＇混频器特点＇);t=0:n:2*N-n;figure(2);x=cos(0.08*t*pi)+cos(0.6*t*pi);i=fft(x)/N/2;y=filter(c,[1],x);j=fft(y)/N/2;subplot(221);plot(x);xlabel(＇原始讯号＇);subplot(222);stem(t/N,abs(i));xlabel(＇原始讯号频谱＇);axis([0,1,0,1])subplot(223);plot(y);xlabel(＇混频后讯号＇);subplot(224);stem(t/N,abs(j));xlabel(＇混频后讯号频谱＇);axis([0,1,0,1])figure(3);x=cos(0.6*pi*t);i=fft(x)/N/2;y=filter(c,[1],x);j=fft(y)/N/2;subplot(221);plot(x);xlabel(＇原始讯号＇);subplot(222);stem(t/N,abs(i));xlabel(＇原始讯号频谱＇);axis([0,1,0,1])subplot(223);plot(y);xlabel(＇混频后讯号＇);subplot(224);stem(t/N,abs(j));xlabel(＇混频后讯号频谱＇);axis([0,1,0,1])图1：混频器特点图图2：噪音讯号混频处理后波形图3：正弦函数混频处理后波形结果剖析：在混频后初始阶段会有一段失真现象，经过相关知识的查找，可以理解为，因为混频器为N阶，所以当讯号经过前几阶时有延时，而与之同步的讯号并未经过所有阶数而进行汇合。
所以在讯号通过所有延后部份之前的讯号都是失真的。由图可以看见带有噪音的讯号经过混频后噪音基本完全滤除，但是从频度特点上看噪音的谱线也消失了。可以觉得混频成功。七．总结与感受通过本次对FIR数字混频器的设计，使我们就能灵活运用已学知识并应用于实践，同时锻练了分工、沟通、组织、合作等能力。此次设计除了检验了我们所学习的知识，也培养了我们怎么去掌握一件事情，怎么去做一件事情，又怎样完成一件事情。在设计过程中，与朋友分工设计，和朋友们互相阐述，相互学习，互相监督。学会了合作，学会了宽恕，学会了理解，也学会了做人与处事。感受了学因而用、突出自己劳动成果的喜悦心情。在编程过程中应当注意一些细节问题，比如中英文符号的区别，常常一些错误都是因为马大哈而造成的。还有在这次课程设计过程中，学习了许多数字讯号处理课程中关于数字混频器的设计的内容，再通过参考文献与借助网路，完成了用MATLAB进行数字讯号处理课程设计。另外通过课程设计，加深了对课堂具象概念的理解,巩固了课堂上所学的理论知识,并能挺好地理解与把握数字讯号处理中的基本概念、基本原理、基本剖析方式。同时把握编程技巧和解决实际问题的方法。通过这次课程设计，我们收获甚微。
我们在多方面都有所提升，才能综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次系统设计因而培养和提升中学生独立工作能力，增强估算能力，绘图能力，独立思索的能力也有了增强。通过本次课程设计，我们也发觉了我们在知识上存在许多的漏洞，还有好多知识把握的不够牢靠。在课程设计的过程中，通过看书和上网等途径进行知识的漏洞修复。因为我们的知识还不够健全，本次实验的设计还存在好多不健全的地方，须要老师给与见谅，同时我们也将继续强化有关知识的学习。参考文献(1)高西全，数字讯号处理（第三版）长沙电子科技学院出版社(2)程佩青，数字讯号处理教程（第三版），复旦学院出版社(3)MATLAB7.0在数字讯号处理中的应用罗军辉机械工业出版社(4)飞思科技产品研制中心编绘.MATLAB7辅助讯号处理技术与应用[M].上海：电子工业出版社，2005.(5)数字讯号处理原理及其MATLAB实现从玉良电子工业出版社本文档由香当网()用户上传
