环境下iir数字滤波器和fir数字滤波器的设计及matlab仿真

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1、中北大学信息商务学院2012届毕业设计说明书1引言信号与信号处理时信息科学中近几十年来发展最为迅速的学科之一。长期以来，信号处理技术一直用于转换、产生模拟或数字信号，其中最为频繁应用的领域就是信号的滤波[1]。数字滤波是语音、图像处理、模式识别和谱分析等应用中的一个基本处理部件，它可以满足滤波器对幅度和相位特性的严格要求，避免模拟滤波器无法克服的电压漂移、温度漂移和噪声等问题[2]。1.1课题的目的及意义通过对本课题的研究，进一步学习和巩固数字信号处理基本理论知识，加深对数字滤波器的常用指标和设计过程的理解，根据不同滤波器的性能指标，做好设计流程，运用计算机软件进行编程，从而选择最合适

2、的设计方法[3]。数字滤波技术是数字信号分析、处理技术的重要分支[4]。无论是信号的获取、传输，还是信号的处理和交换都离不开滤波技术，它对信号安全可靠和有效灵活地传输是至关重要的。在所有的电子系统中，使用最多技术最复杂的要算数字滤波器了。1.2数字滤波器的发展及研究现状数字滤波器精确度高、使用灵活、可靠性高，具有模拟设备所没有的许多优点，已广泛地应用于各个科学技术领域，例如数字电视、语音、通信、雷达、声纳、遥感、图像、生物医学以及许多工程应用领域。随着信息时代数字时代的到来，数字滤波技术已经成为一门及其重要的科学和技术领域[5]。以往的滤波器大多采用模拟电路技术，但是，模拟电路技术存在

3、很多难以解决的问题，例如，模拟电路元件对温度的敏感性，等等。而采用数字技术则避免很多类似的难题，当然数字滤波器在其他方面也有很多突出的优点都是模拟技术所不能及的，所以采用数字滤波器对信号进行处理是目前的发展方向[6]。第44页共44页中北大学信息商务学院2012届毕业设计说明书IIR数字滤波器可以通过借助模拟滤波器成熟的理论和设计图表来设计，具有良好的幅频特性，设计方法简便。但其缺点是相频特性会存在不同程度的非线性，如果需要线性相位特性，必须用全通网络进行复杂的相位校正。而无失真传输与处理的条件是，在信号的有效频谱范围内系统幅频响应为常数，相频响应为频率的线性函数。目前滤波器的设计方法

4、主要是建立在对理想滤波器频率特性做某种近似的基础上的[7]。数字滤波器的实现通用的是微型机上用软件来实现，软件可以由使用者自己编写或使用现成的。自IEEEDSPComm.于1979年推出第一个信号处理软件包以来，国外的研究机构、公司也陆续推出不同语言不同用途的信号处理软件包。这种实现方法速度较慢，多用于教学与科研。还可以用单片机来实现，目前单片机的发展速度很快，功能也很强依靠单片机的硬件环境和信号处理软件可用于工程实际，如数字控制、医疗仪器等。再就是利用专门用于信号处理的DSP片来实现。DSP芯片较之单片机有着更为突出的优点，如内部带有乘法器、累加器，采用流水线工作方式及并行结构，多总

5、线，速度快，配有适于信号处理的指令等，DSP芯片的问世及飞速发展，为信号处理技术应用于工程实际提供了可能[8]。在信号处理过程中，所处理的信号往往混有噪音，从接收到的信号中消除或减弱噪音是信号传输和处理中十分重要的问题。根据有用信号和噪音的不同特性，提取有用信号的过程称为滤波，实现滤波功能的系统称为滤波器。在近代电信设备和各类控制系统中，数字滤波器应用极为广泛。例如，在语音处理、图像处理、现代通信技术、数字电视、雷达、声纳、生物医学信号处理、音乐等；另外在军事上被大量应用于导航、制导、电子对抗、战场侦察；在电力系统中被应用于能源分布规划和自动检测；在环境保护中被应用于对空气污染和噪声干

6、扰的自动监测，在经济领域中被应用于股票市场预测和经济效益分析等等[9]。MATLAB是“矩阵实验室”（MATrixLABoratoy）的缩写，它是由美国Mathworks公司于1984年正式推出的一种面向科学与工程的计算软件，是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，专门针对科学、工程计算及绘图的需求。随着版本的不断升级，内容不断扩充，功能更加强大，从而被广泛应用于仿真技术、自动控制和数字信号处理等领域。全球现有超过五十万的企业用户和上千万的个人用户，广泛分布在航空航天、金融财务、机械化工、电信、教育等各个行业。通过matlab和相关工具箱，工程师、科研人员、数学家和教育工作者可以在统一

7、的平台下完成相应的科学计算工作[10]。第44页共44页中北大学信息商务学院2012届毕业设计说明书由于我们所面对的工程问题越来越复杂，过去所依赖分析的技术已逐渐不敷使用。利用电脑来分析及解决工程问题已是当今工程师的必要工具。使用matlab软件进行科学计算，能够极大加快科研人员进行研究开发的进度，减少在编写程序和开发算法方面所消耗的时间和有限的经费，从而获得最大的效能[11]。1.3MATLAB软件的产生与发展MATLAB是英文MatrixL