《数字信号处理》课程设计-fir、iir滤波器的设计与实现

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1、昆明理工大学《数字信号处理》课程设计设计题目：FIR、IIR滤波器的设计与实现学院：信息工程与自动化学院专业：通信工程年级：2007级姓名：学号：指导老师：-24-通信072张瑞摘要FIR、IIR数字滤波器是一类重要的滤波器，它用较低的阶数就可以很好地实现频率选择特性，因此在通信、语言与信号处理、HDTV（高画质电视）、生物医学以及地震勘测等许多方面都得到了广泛的应用。因此，FIR、IIR数字滤波器设计一直是数字信号处理领域中重要的研究课题之一。多年来，国内外学者在FIR、IIR数字滤波器设计问题上作了大量的探索并提出了许多

2、有效的设计方法。本文采用“巴特沃斯方法”建立了IIR数字滤波器模拟滤波器模型，用窗函数法——矩形窗、汉明窗、汉明窗、汗宁窗、凯撒窗建立了FIR数字滤波器模拟滤波器模型,并用MATLAB方法对该优化数学模型的系数进行求解。由于窗函数法设计类似只是加的窗函数不同，故本文重点阐述矩形窗的设计方法。关键字：滤波器巴特沃斯IIRFIR矩形窗汉明窗汉明窗汗宁窗凯撒窗-24-通信072张瑞目录摘要2目录3第一章概述41.1背景知识41.2滤波器概述4第二章FIR滤波器设计52.1MATLAB仿真过程52.1.1FIR滤波器的基本结构52.

3、2FIR滤波器的MATLAB设计62.2.1.fir1函数62.2.2.fir2函数72.3滤波器的设计（矩形窗）72.3.1高通FIR矩形窗实现82.3.2低通FIR矩形窗实现102.3.3带通FIR矩形窗实现122.4滤波器的设计（汉明窗）142.5滤波器的设计（汗宁窗）142.6滤波器的设计（布莱克曼）142.7滤波器的设计（凯撒窗）14第三章IIR滤波器设计143.1IIR滤波器143.1.1.滤波器的特点：143.1.2、IIR滤波器的结构：143.2IIR滤波器的设计原理153.2.1IIR滤波器的设计概述153

4、.2.2IIR滤波器的MATLAB设计原理（巴特沃斯）163.3设计说明163.3.1IIR滤波器的MATLAB设计程序163.3.2.音频文件采集数据173.3.3主要函数分析：213.4结果分析21结论22总结与收获22谢辞23参考文献24-24-通信072张瑞第一章概述1.1背景知识数字信号处理（DigitalSignalProcessing，简称DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。DSP有两种含义：digitalSignalProcessing（数字信号处理）、DigitalSignalPro

5、cessor（数字信号处理器）。我们常说的DSP指的是数字信号处理器。数字信号处理器是一种适合完成数字信号处理运算的处理器。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。它是以众多学科为理论基础的，它所涉及的范围极其广泛。例如，在数学领域，微积分、概率统计、随机过程、数

6、值分析等都是数字信号处理的基本工具，与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等也密切相关。近来新兴的一些学科，如人工智能、模式识别、神经网络等，都与数字信号处理密不可分。可以说，数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础，同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。1.2滤波器概述1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器，次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。50年代无源滤波器日趋成熟。自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器发展上了一个新台阶，并且朝着低功耗、高精度、小体积、多

7、功能、稳定可靠和价廉方向努力，其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向，导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展。到70年代后期，上述几种滤波器的单片集成被研制出来并得到应用。80年代致力于各类新型滤波器性能提高的研究并逐渐扩大应用范围。90年代至今主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。当然对滤波器本身的研究仍在不断进行。-24-通信072张瑞滤波器的分类方法很多，目前尚无统一的划分方法。但总的来说，滤波器可以分为经典滤波器和现代滤波器两大类。经典滤波

8、器是假定输入信号中的有用成分和无用成分各占不同的频带，通过滤波器后，便可将不需要的频率信号滤掉，留下有用信号。如果信号和噪声的频谱相互混叠，则经典滤波器无能为力。现代滤波器是从含有噪声的输入信号中估计出信号的某些特征或信号本身，它将信号和噪声都看作是随机信号，利用它们的统计特性（如自相关函