雍鹏亮 基于matlabsimulink的线性相位fir滤波器设计 - 副本

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1、健雄职业技术学院毕业设计（论文）目录1.绪论31.1数字滤波器定义31.2数字滤波器的分类31.3数字滤波器的技术指标32.FIR数字滤波器的条件和特点52.1线性相位FIR数字滤波器52.2第一类线性相位对h(n)的约束条件62.3线性相位FIR滤波器的幅度特性Hg(w)的特点72.4线性相位FIR滤波器的零极点分布特点83.FIR数字滤波器的MATLAB设计93.1通过窗函数法设计FIR滤波器93.1.1窗函数设计原理93.1.2典型窗函数介绍113.1.3用窗函数法设计FIR录波器的步骤133.1.4通过M文件实FIR数字语音低通滤波器的设计

2、133.2通过等波纹最佳逼近法设计FIR数字滤波器173.2.1remez和remezord函数滤波器指标173.2.2通remez和remezord函数实现FIR数字语音低通滤波器的设计183.3通过FDATool实现FIR数字滤波器的设计及分析1929健雄职业技术学院毕业设计（论文）4.利用SIMULINK对FIR滤波器进行仿真234.1Simulink模块库简介234.2搭建语音信号FIR低通滤波仿真模型23总结27致谢2829健雄职业技术学院毕业设计（论文）1.绪论当前，通信技术高速发展，业务范围不断扩大，人们对产品的需求迅速增长，滤波器在

3、这些产品电路中就扮演着重要的角色，当然数字滤波器更影响着人们生活的方方面面。数字滤波器既可以是用数字硬件装配成德一台完成给定运算的专用数字计算机，也可将所需的运算编成程序，让通用计算机来执行。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，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。MATLAB是功能强大的科学及工程计算软件，它不但具有以矩阵计算为基础的强大数学计算和分析功能，而且还具有丰富的可视化图形表现功能和方便的程序计算能力。MATL

4、AB的应用领域极为广泛，除数学计算和分析外，还被广泛地应用于自动控制、系统仿真、数字信号处理、图形图像分析、数理统计、人工智能、虚拟现实技术、通信工程、金融系统等领域，因此，MATLAB是面向21世纪的计算机程序设计及科学计算语言。1.1数字滤波器定义所谓数字滤波器，是指输入、输出均为数字信号，通过数字运算处理改变入信号所含频率成分的相对比例，或者滤除某些频率成分的数字器件或程序。因此数字滤波的概念和模拟滤波相同，只是信号的形式和实现滤波的方法不同。正因为数字滤波器通过数值运算实现滤波，所以数字滤波器的处理精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活、不存在

5、阻抗匹配问题，可以实现模拟滤波器不能实现的特殊滤波功能。1.2数字滤波器的分类数字滤波器按照不同的分类方法，有许多种类，总体上可分为两大类。一类是经典滤波器，即一般的线性系统滤波器。另一类即所谓的现代滤波器，它的理论建立在随机信号处理的理论基础上，利用了随机信号内部的统计特性对信号进行滤波。从功能上可以分为低通、高通、带通和带阻滤波器，根据数字滤波器冲激响应的时域特性，可将数字滤波器分为两种，即无限长冲激响应（IIR）滤波器和有限长冲激响应（FIR）滤波器29健雄职业技术学院毕业设计（论文）1.3数字滤波器的技术指标1)通带边界频率2)阻带截止频率

6、3)通带内允许最大衰减4)阻带内允许最小衰减29健雄职业技术学院毕业设计（论文）2.FIR数字滤波器的条件和特点与IIR滤波器相比，FIR滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，很容易做到具有严格的线性相位特性。本章用N表示FIR滤波器单位脉冲响应h(n)的长度，其系统函数H(z)为：H(z)是的N-1次多项式，所以它在z平面内有N-1个零点，在原点z=0处有N-1个重极点，因此H(z)永远稳定。稳定性和相位线性是FIR滤波器最为特出的优点。2.1线性相位FIR数字滤波器对于长度为N的h(n)，频率响应函数为：（2-1）（2-2）式中为幅度特性，为

7、相位特性，值得注意的是，不同于，为实函数，其值可正可负，总是正。线性相位FIR滤波器是指是w的线性函数，即为常数(2-3)如果满足下式29健雄职业技术学院毕业设计（论文）是起始相位(2-4)严格的说此时不具有线性相位特性，但以上两种情况都满足群延时是一常数，即：也称这种情况为线性相位。一般称满足(2-3)式是第一类线性相位，满足(2-4)式是第二类线性相位。本论文的FIR滤波器设计仅采用第一类线性相位。2.2第一类线性相位对h(n)的约束条件线性相位FIR滤波器的时域约束条件是指满足相位线性时，对h(n)的约束条件。第一类线性相位的FIR滤波器的相

8、位函数为，联立(2-1)式和(2-2)式可得到：（2-5）由式（2.1.5）可得：（2-6）将（7.2.2）中两式相除可得