理想滤波器单位脉冲响应往往都是无限长序列,而且是非因果的,但FIR的滤波器系数h(n)长度是有限的,最简单的办法就是按滤波器系数长度直接截取其一段来代替。这样的突然截断在时域有跳变,导致设计出的滤波器特性变差。为了改善设计滤波器的特性,用可以用一个向两边衰减的窗函数与理想滤波器单位脉冲响应相乘: ,减小系数截断带来的时域有跳变造成的误差。
5.1.2几种常用的窗函数
由上面的分析可知,窗函数法的设计关键是窗函数的选择。实际应用中比较常用的窗函数有:矩形(Rectangle)窗函数、三角形((Bartlett)窗函数、汉宁(Hanning)窗函数、汉明(Hamming)窗函数、布莱克曼(Blackman)窗函数和凯塞(Kaiser)窗函数。下面首先介绍这些窗函数的特点。
(1)矩形窗(Rectangle Window)
窗函数的表达式: (5.1)
其频率响应为: (5.2)
其幅度函数为: (5.3)
时域与频谱曲线图5.1,运行程序见附录1
图5.1 矩形窗时域与频谱曲线图
(2) 三角形窗(Bartlett Window)
窗函数的表达式:
(5.4)
其频率响应为:
(5.5)
时域与频谱曲线图5.2,运行程序见附录2
图5.2 三角窗时域与频谱曲线图
(3) 汉宁(Hanning)窗(升余弦窗)
窗函数的表达式: (5.6)
频率响应为: (5.7)
(5.8)
时域与频谱曲线图5.3,运行程序见附录3
图5.3 汉宁窗时域与频谱曲线图
(4) 汉明(Hamming)窗(改进的升余弦窗)
窗函数的表达式: (5.9)其频率响应为:
(5.10)
其幅度响应为:
(5.11)
时域与频谱曲线图5.4,运行程序见附录4
图5.4 汉明窗时域与频谱曲线图
(5) 布拉克曼(Blackman)窗
窗函数的表达式: (5.12)
其频率响应为:
(5.13)
其幅度响应为:
(5.14)
时域与频谱曲线图5.5,运行程序见附录5
图5.5 布莱克曼窗时域与频谱曲线图
(6) 凯塞(Kaiser)窗
窗函数的表达式:
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