基于matlab的fir数字滤波器设计

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1、巢湖学院2005级电子信息工程毕业论文（设计）巢湖学院学士论文(设计)题目基于matlab的fir数字滤波器设计姓名Michael所在院系物理与电子科学系专业班级05电子信息工程（2）班学号05029072指导教师啊兵日期2009年5月26日13巢湖学院2005级电子信息工程毕业论文（设计）基于matlab的fir数字滤波器设计05电信（2）Michael指导教师啊兵摘要：介绍了应用Matlab语言设计FIR数字滤波器时采用直接程序设计法。同时介绍了FIR数字滤波器几种设计方法的函数调用格式；通过实例，给出了程序设计法的详细步骤，并在Matlab的Simulink环境下，对所设计

2、的滤波器进行了仿真。关键词：数字滤波器；MatlabAbstract:ItIntroducedtheapplicationofMatlablanguagewhendesigningFIRdigitalfilterwithdirectprocedures.AtthesametimeitintroducedseveralformatsoffunctioncallswhendesigningFIRdigitalfilter;throughsomeexamplesofprogrammingmethoditgivesthedetailstepsofSimulinkinMatlabenvir

3、onment,andtosimulatethedesignedfilter.Keywords:digitalfilterMATLAB第一章引言1.MATLAB的特点MATLAB(MatrixLaboratory)机矩阵实验室是由美国MathWorks公司推出的一款集数值分析、矩阵计算、信号处理和图形显示于一体的工具软件。它的命令语句功能非常强大,包含了大量高度集成的可直接调用的函数，高效简洁；另一方面，它又是一个开放系统，针对不同的学科，推出了不同的工具箱。自1984年推向市场以来，经过十几年的发展和竞争，现已成为国际认可(IEEE)的最优化的科技应用软件一。正是由于MATLAB

4、具有良好的扩展性以及强大的数据分析和处理能力，现已广泛应用于矩阵代数、数值计算、数字信号处理、振动理论、神经网络控制、动态仿真等领域。MATLAB是用M语言编程，尽管不能在M文件中直接调用C语言程序，但可以通过MATLAB提供的应用编程接口(API)来与外部接口，在MATLAB环境中调用C语言或Fortran程序、输入或输出数据以及与其他软件程序建立客户/服务器关系。在MATLAB中调用C语言程序，必须通过MEX文件来实现。2.FIR数字滤波器滤波就是有选择性地提取或去掉(或削弱)某一段或某几段频率范围内的信号,数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统,它是通过对抽样数据进

5、行数学处理来达到选频目的。数字滤波器可分为IIR(无限冲激响应)和FIR(有限冲激响应)两种结构。13巢湖学院2005级电子信息工程毕业论文（设计）随着计算机技术和集成电路技术的发展，数字信号处理以其方便、灵活的特点，越来越引起人们的重视。数字滤波器是数字信号处理的重要内容，数字滤波器的设计已成为数字信号处理研究中的热点之一。应用Matlab语言可以快捷地设计出由软件组成的数字滤波器,很容易通过对参数的修改进行性能的优化。FIR滤波器(即有限长冲击响应滤波器,FiniteImpulseResponseDigitalFilter)最大的优点就是在满足幅频特性的同时，还可以获得严格的

6、线性相位特性，这使它在语音处理、图像处理等要求高保真的数字信号处理中显得十分重要。第二章FIR数字滤波器的设计原理1.FIR滤波器设计原理由于FIR滤波器冲击响应h[n]是有限长序列，因此这种结构可用非递归结构来实现[1]。FIR数字滤波器系统函数一般形式为：。FIR滤波器数学表达式可用差分方程来表示：。式中:y（n）输出序列；h（k）滤波器系数；n滤波器阶数；x（k）输入序列。应用Matlab设计FIR滤波器的主要任务就是根据给定的性能指标，设计一个H（z）,使其逼近这一指标，进而计算并确定滤波器的系数b(n)，再将所设计滤波器的幅频响应、相频响应曲线作为输出,与设计要求进行比

7、较，对设计的滤波器进行优化。FIR滤波器的主要设计方法有窗函数法、最优化设计法及约束最小二乘逼近法[2]。在滤波器传统设计中，要得到其幅频和相频响应特性，需要根据这些方法进行大量的计算，这使得滤波器的设计缓慢，周期变长，不利于设计的优化。Matlab信号处理工具箱中提供了基于滤波器设计方法的工具函数，编程中可根据设计要求直接调用相应的函数，方便快捷，见表1。13巢湖学院2005级电子信息工程毕业论文（设计）表1　FIR数字滤波器设计方法及函数调用格式设计方法调用方法调用格式说明窗