基于MATLAB的数字滤波器的设计与仿真.doc

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1、基于MATLAB的数字滤波器设计与仿真摘要：数字滤波器的实现是数字信号处理中的重要组成部分,设计过程较复杂,牵涉到模型逼近,指标选择,计算机仿真,性能分析及可行性分析等一系列的工作,本文从设计原理以及数学软件MATLAB出发阐述数字滤波器的设计原理与方法。应用MATLAB语言设计数字滤波器时采用直接程序设计法、FDATool以及SPTool信号处理工具箱的设计方法，通过实例，给出了FIR程序设计法和使用信号处理工具箱中SPTool进行设计的仿真图形，并在MATLAB的Simulink环境下，调用所设计的FDATool滤波器进行了仿真。关键词：

2、MATLAB；数字滤波器；FDATool；SPTool；Simulink；IIR；FIR；MATLAB-basedDigitalFilterDesignandSimulationAbstract:ThedigitalfilterisoneofthemostsignificantapplicationsofDSP.Thedesignprocessisverycomplexinvolvingthemodelapproximation,parameterselection,computersimulationandperformanceanalys

3、is,feasibilityanalysisandaseriesofwork.Thisarticletrytosolvethehardprobleminanotherway,makingthebenefitoftheadvancedsoftwareMATLABandgivessomebasicMATLABadvicetoreaderstohelpthemtolearntheinformationofusingMATLABasatooltodesigndifferentkindsofdigitalfilters.Thedesignmethods

4、ofdirectprogramming,FDAToolinterfaceandSPToolsignalprocessingtoolboxareintroducedindesigningdigitalfilterwithMATLABinthisarticle.TheimulationfiguresaregivenbyprogrammingandSPToolsignalprocessingtoolbox.Furthermore,thedesignedFDAtoolfilterarecalledandsimulatedinSIMULINKKeywo

5、rds:MATLAB;Digitalfilter;FDATool;SPTool;IIR;FIR;1引言1.1数字滤波器的研究背景与意义当今，数字信号处理[1]（DSP：DigtalSignalProcessing）技术正飞速发展，它不但自成一门学科，更是以不同形式影响和渗透到其他学科；它与国民经济息息相关，与国防建设紧密相连；它影响或改变着我们的生产、生活方式，因此受到人们的普遍关注。数字化、智能化和网络化是当代信息技术发展的大趋势，而数字化是智能化和网络化的基础，实际生活中遇到的信号多种多样，例如广播信号、电视信号、雷达信号、通信信号、导航

6、信号、射电天文信号、控制信号、气象信号、遥感遥测信号，等等。上述信号大部分是模拟信号，也有小部分数字信号。模拟信号是自变量的连续函数，自变量可以是一维的，也可以是二维或多维的。大多数情况下一维模拟信号的自变量是时间，经过时间上的离散化（采样）和幅度上的离散化（量化），这类模拟信号便成为一维数字信号。因此，数字信号实际上是用数字序列表示的信号，语音信号经采样和量化，得到的数字信号是一个一维离散的时间序列；而图像信号经采样和量化后，得到的数字信号是一个二维离散空间序列。数字信号处理，就是用数值计算的方法对数字序列进行各种处理，把信号变换成符合需要

7、的某种形式。例如，对数字信号经过滤波以限制他的频带或滤除噪音和干扰，或将他们与其他信号进行分离；对信号进行频谱分析或功率谱分析以了解信号的频谱组成，进而对信号识别；对信号进行某种变换，使之更适合传输、存储和应用；对信号进行编码以达到数据压缩的目的，等等。数字滤波技术是数字信号分析、处理技术的重要分支[2-4]。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，数字滤波器的优劣直接决定产品的优劣。1.2数字滤波器的应用现状与发展趋

8、势在信号处理过程中，所处理的信号往往混有噪声，从接收到的信号中消除或减弱噪音是信号处理和传输中十分重要的问题。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