基于matlab的fir數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)

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1、巢湖學(xué)院2005級(jí)電子信息工程畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）巢湖學(xué)院學(xué)士論文(設(shè)計(jì))題目基于matlab的fir數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)姓名Michael所在院系物理與電子科學(xué)系專業(yè)班級(jí)05電子信息工程（2）班學(xué)號(hào)05029072指導(dǎo)教師啊兵日期2009年5月26日13巢湖學(xué)院2005級(jí)電子信息工程畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）基于matlab的fir數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)05電信（2）Michael指導(dǎo)教師啊兵摘要：介紹了應(yīng)用Matlab語(yǔ)言設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器時(shí)采用直接程序設(shè)計(jì)法。同時(shí)介紹了FIR數(shù)字濾波器幾種設(shè)計(jì)方法的函數(shù)調(diào)用格式；通過(guò)實(shí)例，給出了

2、程序設(shè)計(jì)法的詳細(xì)步驟，并在Matlab的Simulink環(huán)境下，對(duì)所設(shè)計(jì)的濾波器進(jìn)行了仿真。關(guān)鍵詞：數(shù)字濾波器；MatlabAbstract:ItIntroducedtheapplicationofMatlablanguagewhendesigningFIRdigitalfilterwithdirectprocedures.AtthesametimeitintroducedseveralformatsoffunctioncallswhendesigningFIRdigitalfilter;throughsom

3、eexamplesofprogrammingmethoditgivesthedetailstepsofSimulinkinMatlabenvironment,andtosimulatethedesignedfilter.Keywords:digitalfilterMATLAB第一章引言1.MATLAB的特點(diǎn)MATLAB(MatrixLaboratory)機(jī)矩陣實(shí)驗(yàn)室是由美國(guó)MathWorks公司推出的一款集數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、信號(hào)處理和圖形顯示于一體的工具軟件。它的命令語(yǔ)句功能非常強(qiáng)大,包含了大量高度集成的可

4、直接調(diào)用的函數(shù)，高效簡(jiǎn)潔；另一方面，它又是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，針對(duì)不同的學(xué)科，推出了不同的工具箱。自1984年推向市場(chǎng)以來(lái)，經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)，現(xiàn)已成為國(guó)際認(rèn)可(IEEE)的最優(yōu)化的科技應(yīng)用軟件一。正是由于MATLAB具有良好的擴(kuò)展性以及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和處理能力，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于矩陣代數(shù)、數(shù)值計(jì)算、數(shù)字信號(hào)處理、振動(dòng)理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、動(dòng)態(tài)仿真等領(lǐng)域。MATLAB是用M語(yǔ)言編程，盡管不能在M文件中直接調(diào)用C語(yǔ)言程序，但可以通過(guò)MATLAB提供的應(yīng)用編程接口(API)來(lái)與外部接口，在MATLAB環(huán)境中調(diào)用C語(yǔ)言或F

5、ortran程序、輸入或輸出數(shù)據(jù)以及與其他軟件程序建立客戶/服務(wù)器關(guān)系。在MATLAB中調(diào)用C語(yǔ)言程序，必須通過(guò)MEX文件來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.FIR數(shù)字濾波器濾波就是有選擇性地提取或去掉(或削弱)某一段或某幾段頻率范圍內(nèi)的信號(hào),數(shù)字濾波器是一種用來(lái)過(guò)濾時(shí)間離散信號(hào)的數(shù)字系統(tǒng),它是通過(guò)對(duì)抽樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理來(lái)達(dá)到選頻目的。數(shù)字濾波器可分為IIR(無(wú)限沖激響應(yīng))和FIR(有限沖激響應(yīng))兩種結(jié)構(gòu)。13巢湖學(xué)院2005級(jí)電子信息工程畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理以其方便、靈活的特點(diǎn)，越來(lái)越引

6、起人們的重視。數(shù)字濾波器是數(shù)字信號(hào)處理的重要內(nèi)容，數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)已成為數(shù)字信號(hào)處理研究中的熱點(diǎn)之一。應(yīng)用Matlab語(yǔ)言可以快捷地設(shè)計(jì)出由軟件組成的數(shù)字濾波器,很容易通過(guò)對(duì)參數(shù)的修改進(jìn)行性能的優(yōu)化。FIR濾波器(即有限長(zhǎng)沖擊響應(yīng)濾波器,FiniteImpulseResponseDigitalFilter)最大的優(yōu)點(diǎn)就是在滿足幅頻特性的同時(shí)，還可以獲得嚴(yán)格的線性相位特性，這使它在語(yǔ)音處理、圖像處理等要求高保真的數(shù)字信號(hào)處理中顯得十分重要。第二章FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理1.FIR濾波器設(shè)計(jì)原理由于FIR濾波器

7、沖擊響應(yīng)h[n]是有限長(zhǎng)序列，因此這種結(jié)構(gòu)可用非遞歸結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)[1]。FIR數(shù)字濾波器系統(tǒng)函數(shù)一般形式為：。FIR濾波器數(shù)學(xué)表達(dá)式可用差分方程來(lái)表示：。式中:y（n）輸出序列；h（k）濾波器系數(shù)；n濾波器階數(shù)；x（k）輸入序列。應(yīng)用Matlab設(shè)計(jì)FIR濾波器的主要任務(wù)就是根據(jù)給定的性能指標(biāo)，設(shè)計(jì)一個(gè)H（z）,使其逼近這一指標(biāo)，進(jìn)而計(jì)算并確定濾波器的系數(shù)b(n)，再將所設(shè)計(jì)濾波器的幅頻響應(yīng)、相頻響應(yīng)曲線作為輸出,與設(shè)計(jì)要求進(jìn)行比較，對(duì)設(shè)計(jì)的濾波器進(jìn)行優(yōu)化。FIR濾波器的主要設(shè)計(jì)方法有窗函數(shù)法、最優(yōu)化設(shè)計(jì)法及約

8、束最小二乘逼近法[2]。在濾波器傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要得到其幅頻和相頻響應(yīng)特性，需要根據(jù)這些方法進(jìn)行大量的計(jì)算，這使得濾波器的設(shè)計(jì)緩慢，周期變長(zhǎng)，不利于設(shè)計(jì)的優(yōu)化。Matlab信號(hào)處理工具箱中提供了基于濾波器設(shè)計(jì)方法的工具函數(shù)，編程中可根據(jù)設(shè)計(jì)要求直接調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)，方便快捷，見(jiàn)表1。13巢湖學(xué)院2005級(jí)電子信息工程畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）表1　FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法及函數(shù)調(diào)用格式設(shè)計(jì)方法調(diào)用方法調(diào)用格式說(shuō)明窗