FIR濾波器設計中的窗函式

2021-07-05 18:20:06 字數 1283 閱讀 1802

使用窗函式的作用在於減少頻譜洩漏,由於在實際應用中,通常都是fir濾波器,這就不能使濾波器的係數達到sinc函式上的無限大的抽樣,從而實現在頻域的方波形狀的低通濾波,人們想到使用窗函式的方法對輸入的取樣點進行加窗處理。

常用的窗函式有漢寧窗,漢明窗,布萊克慢窗,凱澤窗等。它們的評價指標就在於過渡帶寬度,通帶紋波,主瓣與旁瓣比,阻帶衰減。

如果不加窗的話,就相當於加乙個矩形窗。

寫這個文章的原由是要解釋乙個疑問,用matlab得到的窗函式序列和書本上以及實際程式**裡的都有出入。

這裡就用漢寧窗來舉例吧。

在matlab裡輸入hanning(8)回車得到的是:

>> hanning(8)

ans =

0.1170

0.4132

0.7500

0.9698

0.9698

0.7500

0.4132

0.1170

你會發現上下對稱的結果。

關於窗函式的表示式,我在一本書上看到是這樣的w(n)=0.5[1-cos(2*pi*n/(n-1))], n = 0,1,...n-1.這樣計算出來的結果就是:

0.000000

0.188255

0.611260

0.950484

0.950484

0.611260

0.188255

0.000000

也是上下對稱的,這就把第乙個和最後乙個都去掉了,因為等於0

而我在程式**裡看到的卻是另一種表示式,即w(n)=0.5[1-cos(2*pi*n/n)], n = 0,1,...n-1.這樣計算出來的結果就是:

0.000000

0.146447

0.500000

0.853553

1.000000

0.853553

0.500000

0.146447

這個結果的上下都不對稱了。

問題來了,同乙個問題有三個不同的答案,究竟它們誰錯了,誰是對的,我考慮之後覺得他們都是對的,因為窗函式只是對輸出的頻譜的一種改善,當然這種改善也會付出代價,比如使頻率解析度降低。

那麼matlab使用的是什麼表示式呢,我猜出來的結果是w(n)=0.5[1-cos(2*pi*n/(n+1))], n = 1,2,...n.驗證後果然如此。可能是因為matlab要去掉那個首尾計算出來的零值才這麼做的吧。

在計算漢明窗的時候,matlab使用的表示式是和書上的一樣的,都是w(n)=0.54 - 0.46*cos(2*pi*n/(n-1)), n = 0,1,...n-1.

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