数字信号处理实训论文——模拟带通滤波器和数字滤波器的仿真

编号：数字信号处理实训(论文)说明书题目：模拟带通滤波器设计院（系）：信息与通信学院专业：电子信息工程学生姓名：学号：指导教师：2013年7 月7 日摘要滤波器的功能是让一定频率范围内的信号通过，而将此频率范围之外的信号加以抑制或使其急剧衰减。

当干扰信号与有用信号不在同一频率范围之内，可使用滤波器有效的抑制干扰。

数字滤波器是数字信号处理的基础，用来对信号进行过滤、检测与参数估计等处理，在通信、图像、语音等许多领域有着十分广泛的应用，尤其在图像处理、数据压缩等方面取得了令人瞩目的进展与成就。

鉴于此，数字滤波器的设计想得尤为重要用LC网络组成的无源滤波器在低频范围内有体积重量大，价格昂贵和衰减大等缺点，而用集成运放和RC网络组成的有源滤波器则比较适用于低频，此外，它还具有一定的增益，且因输入与输出之间有良好的隔离而便于级联。

由于大多数反映生理信息的光电信号具有频率低、幅度小、易受干扰等特点，因而RC有源滤波器普遍应用于光电弱信号检测电路中。

作为强大的计算软件, Matlab提供了编写图形用户界面的功能。

所谓图形用户界面, 简称为GUI, 是由各种图形对象, 如图形窗口菜单按钮、文本框等构建的用户界面。

MATALB 可以创建图形用户界面GUI ( GraphicalUser Interface) ,它是用户和计算机之间交流的工具。

Matlab 将所有GUl 支持的用户控件都集成在这个环境中并提供界面外观、属性和行为响应方式的设置方法,随着版本的提高,这种能力还会不断加强。

而且具有强大的绘图功能,可以轻松的获得更高质量的曲线图。

本次实训就是使用MatlabGUI设计RC带通滤波器的设计。

首先介绍了模拟带通滤波器的硬件设计方法，然后运用MATLAB中的GUI界面对输入不同的滤波器指标进行分析和处理。

这样我们便可以直接用鼠标在计算机屏幕上控制数字信号输入，计算和实现模拟滤波器，对信号进行频谱分析并了解信号的频率成分。

山东科技大学电工电子实验教学中心
创新性实验结题报告
实验项目名称＿基于matlab的数字滤波器设计及滤波仿真＿
三个正弦信号用三种方法进行滤波分离
1.编程法、
2.Simulink、
3.SPTool法与FDATool法
参数设计：自上而下分别是频率为20Hz、200 Hz、100 Hz，三个滤波器分别为低通滤波器，高通滤波器和带通滤波器。

左边对原信号机进行观测，右边对滤波后的信号进行观测
(3) SPTool和FADtool应用：
①：SPTool主界面
②导入原始信号数据
③原始信号：
④设计低通滤波器：
⑤设计高通滤波器：
⑥设计带通滤波器：
五、实验结果与分析
1、实验现象、数据记录
(1)Matlab程序设计：
(2)Sinmulink仿真：
*上图左边为经过低频滤波器滤波后的低频信号，右边为原低频信号
*上图左边为经过高频滤波器滤波后的低频信号，右边为原高频信号
*上图左边为经过带通滤波器滤波后的中频信号，右边为原中频信号
(3) SPTool和FADtool应用：
低通滤波后的信号：
高通滤波后的信号：
带通滤波后的信号：
指导教师签名：
年月日
六、指导老师评语及得分：
七、中心意见：。

实验五 数字滤波器设计及仿真实验一、实验目的（1）熟悉用数字滤波器滤波器设计的原理与方法；（2）学会调用MATLAB 信号处理工具箱中滤波器设计函数（或滤波器设计分析工具FDATOOL ）设计各种IIR 数字滤波器，学会根据滤波需求确定滤波器指标参数。

（3）掌握数字滤波器的MATLAB 实现方法。

（3）通过观察滤波器输入输出信号的时域波形及其频谱，建立数字滤波的概念。

二、实验原理与方法 三、实验内容及步骤（1）调用信号产生函数mstg 产生由三路抑制载波调幅信号相加构成的复合信号st ，该函数还会自动绘图显示st 的时域波形和幅频特性曲线，如图10.4.1所示。

由图可见，三路信号时域混叠无法在时域分离。

但频域是分离的，所以可以通过滤波的方法在频域分离，这就是本实验的目的。

图10.4.1三路调幅信号st 的时域波形和幅频特性曲线（2）要求将st 中三路调幅信号分离，通过观察st 的幅频特性曲线，分别确定可以分0.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.0160.0180.02-10123t/ss (t )(a) s(t)的波形(b) s(t)的频谱f/Hz幅度离st 中三路抑制载波单频调幅信号的三个滤波器（低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器）的通带截止频率和阻带截止频率。

要求滤波器的通带最大衰减为0.1dB,阻带最小衰减为60dB 。

提示：抑制载波单频调幅信号的数学表示式为0001()cos(2)cos(2)[cos(2())cos(2())]2c c c s t f t f t f f t f f t ππππ==-++其中，cos(2)c f t π称为载波，f c 为载波频率，0cos(2)f t π称为单频调制信号，f 0为调制正弦波信号频率，且满足0c f f >。

由上式可见，所谓抑制载波单频调幅信号，就是2个正弦信号相乘，它有2个频率成分：和频0c f f +和差频0c f f -，这2个频率成分关于载波频率f c 对称。

摘要随着电子信息的发展，滤波器作为信号处理的不可缺少的部分，也得到了迅速的发展。

LC滤波器作为滤波器的一个重要组成部分，它的应用相当的广泛。

因此对于它的设计也受到人们的广泛关注。

如何设计利用简单的方法设计出高性能的LC滤波器是人们一直研究的课题。

本文从滤波器的基本概念着手，层层深入的介绍了LC带通滤波器的设计过程，按照滤波器的经典设计方法，运用前人得出的一些数据手册，通过对实例的研究，简单的设计出了LC 带通滤波器。

然后把设计出的电路在Multisim8.3.30软件上进行仿真，最后把得出的结果与通过用matlab 7.1中信号处理工具箱里专用的滤波器设计分析工具fdatool设计出的滤波器进行对比，得出方法的有效性。

关键词：LC带通滤波器设计Multisim8 fdatool 仿真ABSTRACTWith the development of electronic information, signal processing filter as an indispensable part, has been rapid development. LC filter filter as an important part of its application of a broad. Therefore it is designed also to be people's attention. How to design a simple way to design high-performance LC filter people had been studying the subject.From the basic concept of filter start layers of depth on the LC filter with the design process, in accordance with the filter of classical design methods, the use of their predecessors that some data sheet, through the example of the study, the simple Designed to bring the LC filter. And then design a circuit in Multisim8.3.30 software simulation, the results of the final and by using matlab 7.1 signal processing in the toolbox for the filter design analysis tool designed to filter fdatool compared draw The effectiveness of the method.Keywords: LC band-pass filter design Multisim8 fdatool Simulation目录第一章绪论 (1)1.1滤波器简介 (1)1.1.1滤波器的概念 (1)1.1.2滤波器的种类 (2)1.2L C滤波器概述 (4)1.2.1L C滤波器的两种类型 (4)1.3国内外滤波器的发展和研究现状 (5)1.3.1滤波器的发展状况 (5)1.3.2国内外投入滤波器产业概况 (6)1.3.3滤波器的前景 (7)1.3.4几种新型滤波器介绍 (8)1.4研究工作概要和内容安排 (9)1.4.1研究工作概要 (9)1.4.2论文章节安排 (9)第二章滤波器的特性 (11)2.1理想滤波器的特性 (11)2.2实际滤波器的特性 (14)2.2.1巴特沃斯特性 (15)2.2.2切比雪夫特性 (16)2.2.3贝塞尔特性 (16)2.2.4椭圆特性 (17)第三章L C带通滤波器的设计 (19)3.1归一化切比雪夫低通滤波器 (19)3.1.1切比雪夫滤波器 (19)3.1.2阶数的决定 (20)3.1.3归一化切比雪夫低通滤器 (21)3.2由低通到带通的变换 (23)3.2.1理论分析 (24)3.2.2实际应用 (28)3.3实例研究 (30)第四章滤波器的仿真 (35)4.1f d a t o o l工具的介绍和应用 (35)4.2M u l t i s i m8的介绍及应用 (37)4.2.1电路的创建 (38)4.2.2仿真 (39)结束语 (43)致谢 (45)参考文献 (47)第一章绪论当今的社会是一个信息化社会，信号的处理是人们不可避免的问题，因此滤波器作为信号处理的装置得到广泛的应用。

信号的调理与滤波器设计实验报告一、实验目的掌握模拟滤波器的设计方法和实现过程；掌握数字滤波器的设计方法和实现过程。

二、实验原理在信号传感和传输过程中，由于热噪声、漏电流和电源干扰等因素的影响，不可避免地会有干扰信号叠加到有用信号上，当这种干扰信号非常强时，将严重影响有用信号的识别和利用，因而，通常都有必要对这些干扰信号进行滤波处理。

干扰信号按照频谱分布可分为低频、中频和高频信号，因而，滤波器也相应设计成高通、带通、低通和带阻等形式，具体的滤波器原理和设计方法可参考模拟电子技术和其它相关资料。

在本实验中，要求在对干扰信号频谱分析的基础上，确定滤波器的形式，设计滤波器的截止频率和具体的RC参数，实现对干扰信号的抑制，通过对滤波后信号的时频域分析，评估滤波效果。

三、实验仪器1、电子称1台2、万用表1个3、采集卡1块4、面包板1块5、计算机1台6、信号发生器1台7、Labview软件1套8、运算放大器若干片9、电阻、电容等若干四、实验内容和步骤1、数字滤波器设计：①将电子称、电源、万用表、噪声发生器、采集卡和计算机连接，构成一个完整的测试系统；②利用Labview软件对采集到的信号进行频谱分析，判断干扰信号的频谱分布特征；③根据干扰信号的频谱分布特征进行滤波器的设计，并在面包板上实现；④利用Labview软件对加入滤波器的采集信号进行频谱分析，判断滤波后的干扰信号被抑制的情况，并评价滤波器的功效，如果滤波效果不好，分析具体原因，进一步改进滤波器，直至滤波效果达到预期要求；⑤改变干扰噪声的频率，比较滤波效果，并重新设计滤波器，重复2～4步骤。

2、模拟滤波器设计：①将信号发生器的噪声信号叠加到表示电子称输出的信号上；②将叠加了噪声的信号连接到数据采集卡的接口板上；③利用labview将信号采集到计算机中；④分析信号的频谱，得到信号的幅度谱；⑤根据信号特点提出滤波器设计参数、截止频率；⑥设计出滤波器的传递函数；⑦根据滤波器传递函数设计电路，完成电路的搭接；⑧将滤波器的输出送到采集卡，用计算机程序求出重物重量。

基于MATLAB的数字滤波器设计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，设计过程较为复杂，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。

关键词：MATLAB，数字信号处理，数字滤波器1绪论数字滤波器是数字信号处理的重要应用，21世纪数字滤波器及其相关技术广泛的应用于通信、电子、自动控制等领域，是一种有效的抑制噪音、提取有用信号的方法。

它本身可以用硬件实现，也可以通过软件来实现，还可以通过专用的DSP处理器配合相应的软件，即软硬结合的方式来实现。

数字滤波器可以分为有限冲击响应（FIR）和无限冲激响应(IIR)两种。

通过MATLAB程序，实现输入相应技术指标及滤波器模型，输出相应数字滤波器的参数的功能。

2 无限长单位脉冲响应滤波器（IIR）的设计根据模拟滤波器设计数字滤波器，就是通过已知的模拟滤波器系统的系统函数H(s)来设计数字滤波器的系统函数H(z)，主要是通过脉冲响应不变法，或双线性变换法完成S平面到Z平面的转换。

通过典型的模拟滤波器(诸如：巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器等)可以实现一定参数要求的数字滤波器。

根据已有的数字滤波器设计不同参数或者不同频带通断类型的数字滤波器。

例如已知数字低通滤波器的模型，通过变量代换得到不同截止频率的数字低通滤波器，或通过已知低通滤波器的模型设计高通、高阻、带通、带阻滤波器，这里主要是通过来完成相应的变量代换来实现滤波器类型的变换和参数的变换。

3 有限长单位脉冲响应滤波器(FIR)的设计IIR滤波器可用于较少的阶数达到所要求的幅度特性，且实现时所需的运算次数及存储单元都很少，十分适合于对于相位特性没有严格要求的场合，如果对相位特性有要求，这时选用FIR滤波器较好。

3.1 窗函数法从时域出发，把理想的窗口函数h d(n)截取成有限长的，以此h(n)来逼近理想的窗口函数h d(n)，从而频率响应H(jw)也近似于理想的频率响应H d(jw)。

内容摘要人类已经进入了数字时代，数字信号处理已渗透到几乎所有科学技术领域，并进入人们的日常工作和生活之中。

而数字滤波技术在数字信号处理中占有积极重要的地位。

由于模拟信号处理最主要的缺点是难以处理比较复杂信号，难以满足总也生产需求。

与之相比，数字信号处理有高精度、高稳定性和高性能指标、强大的非线性信号处理，这些优势决定了数字滤波器的应用将会越来越广泛，因此对数字滤波器的研究具有重要的实际意义。

在数字控制系统中输入信号中所含的干扰对系统的性能会产生很大的影响，因此需要对输入信号进行处理，以提取有用信号。

有限长冲激响应（FIR）滤波器在数字信号处理中发挥着重要作用，采用Matlab软件对FIR数字滤波器进行仿真设计，简化了设计中繁琐的计算。

本文首先介绍数字滤波器的发展概况以及分类，分析FIR数字滤波器的数学模型及结构；接着，针对不同的设计方法，采用窗函数法，频率采样法和等波纹最佳逼近法，通过调用Matlab函数设计FIR数字滤波器。

绘制对应的幅频特性曲线，进行对比分析，最后总结出每种设计方法的特点。

关键词FIR数字滤波器，MATLAB，simulink，窗函数法，频率采样法，等波纹最佳逼近法ABSTRACTMankind has entered the digital era, digital signal processing has penetrated into almost all fields of science and technology, and into the People's Daily work and life. And digital filtering technology in the digital signal processing (DSP) has been one of the major positive. Due to the analog signal processing of the main defect is difficult to deal with more complex signal, always can't meet production requirements. Compared with digital signal processing with high precision, high stability and high performance indicators, powerful nonlinear signal processing, these advantages determine the application of digital filter will be more and more widely, so the research of digital filter has important practical significance.Contained in the input signal in the digital control system of interference will produce great influence on the performance of the system, so need to deal with input signal, and the useful signal is extracted. Finite impulse response (FIR) filter plays an important role in digital signal processing, using the Matlab software simulation design of FIR digital filter, simplifies the complicated calculation in the design. This paper first introduces general situation of the development of digital filter and classification, analysis, the mathematical model and structure of the FIR digital filter; Then, according to different design method, using the window function method and frequency sampling method and moire best approximation method, by calling Matlab function to design FIR digital filter. Corresponding amplitude-frequency characteristic curve drawing, carries on the contrast analysis, finally summarizes the characteristic of each kind of design method.KEY WORDSrapid clenbuteral detection; computer vision; muscle color; fat thicknessFIR 数字滤波器的设计与仿真研究1.绪论人类已经进入了数字时代，数字信号处理已渗透到几乎所有科学技术领域，并且进入人们的日常工作和生活之中。

基于MATLAB的数字带通滤波器的仿真论⽂通信系统综合设计与实践题⽬基于matlab的带通滤波器设计院（系）名称信息⼯程学院专业名称通信⼯程学⽣姓名翟佳⽻齐俊杰⽅超学⽣学号090110041090110005090110031指导教师赵春⾬2012 年5⽉21⽇摘要数字滤波器在现代通信领域内具有很重要的作⽤，在通信的过程中，发射源发射出来的信号会混杂多种频率的信号，如果需要接收到所需要的信号，就需要对这些信号进⾏滤波，把我们不需要的那些频率的信号给滤掉从⽽得到我们所需要的带有信息的信号，通过这种⽅法也可以去除空⽓中的噪声信号，在通信中具有重要的作⽤。

本⽂主要侧重数字带通滤波器的设计与matlab 的仿真。

⾸先，本⽂将讲数字带通滤波器的基本概念，特点以及在通信领域内的应⽤，对数字滤波器进⾏⼀个简要的概述。

其次，本⽂将讲IIR滤波器的设计⽅法，对⽐不同的模拟滤波器的特点及脉冲响应不变法与双线性变换法的特点来选择合适的⽅法实现IIR滤波器的设计。

接着，本⽂将讲FIR滤波器的特点并与IIR滤波器进⾏⽐较，阐述为什么要采⽤IIR滤波器进⾏设计⽽不采⽤FIR滤波器。

最后，对所设计IIR带通滤波器进⾏仿真并对仿真后的结果进⾏分析，并与预计的仿真结果进⾏⽐较。

关键词：IIR滤波器FIR滤波器数字带通滤波器matlab仿真⽬录1 数字滤波器的综述 (1)1.1数字滤波器的基本概念 (1)1.2数字滤波器的主要分类和应⽤ (2)1.2.1数字滤波器的主要分类 (2)1.2.2数字滤波器的应⽤ (2)1.3数字滤波器的研究⽬的与意义 (3)1.4数字滤波器的发展前景 (4)2带通数字滤波器 (4)2.1带通数字滤波器的特点 (4)2.2 带通数字滤波器的作⽤ (4)2.3 带通数字滤波器的设计⽅法 (5)3 ⽆线脉冲响应数字滤波器 (5)3.1⽆线脉冲响应数字滤波器的基本概念 (5)3.2⽆线脉冲响应数字滤波器的结构 (6)3.2.1 直接型 (6)3.2.2 级联型 (7)3.3 模拟滤波器 (9)3.3.1各种模拟滤波器的介绍 (9)3.3.2 模拟滤波器的⽐较 (10)3.4脉冲响应不变法与双线性变换法 (11)3.4.1 脉冲响应不变法 (11)3.4.2 双线性变换法 (13)3.4.3 脉冲响应不变法与双线性变换法的⽐较 (14)4有限脉冲响应数字滤波器 (15)4.1 FIR滤波器 (15)4.2 FIR与IIR滤波器的⽐较 (16)5数字带通滤波器的matlab的仿真 (17)5.1 MATLAB的数字带通滤波器的仿真 (17)5.1.1 脉冲响应不变法设计滤波器 (17)5.1.2 双线性变换法设计滤波器 (20)5.2⽤simulink仿真⾃⼰所设计的数字带通滤波器 (23)总结 (26)数字带通滤波器数字滤波器在现代通信领域内具有很重要的作⽤，在通信的过程中，发射源发射出来的信号会混杂多种频率的信号，如果需要接收到所需要的信号，就需要对这些信号进⾏滤波，把我们不需要的那些频率的信号给滤掉从⽽得到我们所需要的带有信息的信号，通过这种⽅法也可以去除空⽓中的噪声信号，在通信中具有重要的作⽤。

本科生毕业论文（设计）题目FIR数字滤波器的设计与仿真实现姓名专业年级、班级系、部(院)指导教师姓名专业技术职务2017年6月10日目录摘要 (1)英文摘要 (2)引言 (3)正文 (4)1 实验平台概述 (4)1.1MATLAB概述 (4)1.2基本工作窗口 (4)2 实验设计 (7)2.1FIR滤波器的概念 (7)2.2FIR滤波器特点 (7)2.3FIR滤波器的设计方法 (7)3实验结果与分析 (9)3.1窗函数的类型 (9)3.2产生混合信号 (15)3.3设计FIR数字低通滤波器 (17)3.4设计FIR数字高通滤波器 (19)结论 (22)参考文献 (23)综述 (25)致谢 (26)摘要本文主要对FIR（有限脉冲响应）数字滤波器的设计与仿真实现进行研究，所以如何设计出FIR数字滤波器是本篇论文研究的重点。

随着FIR滤波器在生活中的广泛应用，人们对滤波器的理论研究也愈加深入。

窗函数法和频率采样法是设计FIR数字滤波器的基本方法。

论文从基本概念、设计思想、设计步骤、改进措施等几方面来介绍这两种设计方法。

由于窗函数法简单方便、应用灵活、物理意义清晰、易于实现，所以在实际的生活和工程应用中，窗函数法是设计FIR滤波器最为常用的一种方法。

本论文就利用窗函数法的基本思想来设计FIR数字滤波器。

在FIR数字滤波器的仿真实验中，由于使用传统的数学计算方法来设计其输出非常的复杂，所以在本论文中就利用MATLAB工具箱编写程序来设计FIR数字滤波器。

让不同频率的信号通过所设计的滤波器，通过观察输入输出图形的变化，来验证所设计的滤波器是否能够达到滤除不同频率信号的作用。

关键词：FIR滤波器; Matlab;窗函数法;频率采样法AbstractIn this paper, we mainly study the design and simulation of FIR (finite impulse response) digital filter. So how to design FIR digital filter is the focus of this paper. With the wide application of FIR filters in life, people's research on the filter is also more in-depth. Window function method and frequency sampling method is the basic method of designing FIR digital filter. The paper introduces these two design methods from the aspects of basic concepts, design ideas, design steps and improvement measures. As the window function method is simple and convenient, the application is flexible, the physical meaning is clear and easy to implement, so in the actual life and engineering application, the window function method is the most commonly used method of designing FIR filter. In this paper, the basic idea of window function method is used to design FIR digital filter. In the FIR digital filter simulation experiment, because the use of traditional mathematical calculation method to design its output is very complex, so in this paper on the use of MATLAB toolbox to write procedures to design FIR digital filter. So that different frequencies of the signal through the design of the filter, by observing the input and output graphics changes, to verify whether the design of the filter can filter out the role of different frequency signals.Key words:FIR filter; Matlab; Window function method; Frequency sampling method引言生活中的信号形式是多种多样的，这些信号无时无刻不在影响或改变着我们的生活。

本文分析了国内外数字滤波技术的应用现状与发展趋势，介绍了数字滤波器的基本结构，在分别讨论了IIR与FIR数字滤波器的设计方法的基础上，指出了传统的数字滤波器设计方法过程复杂、计算工作量大、滤波特性调整困难的不足，提出了一种利用MATLAB信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）快速有效的设计由软件组成的常规数字滤波器的设计方法。

给出了使用MATLAB语言进行程序设计和利用信号处理工具箱的FDATool工具进行界面设计的详细步骤。

利用MATLAB设计滤波器，可以随时对比设计要求和滤波器特性调整参数，直观简便，极大的减轻了工作量，有利于滤波器设计的最优化。

本文还介绍了如何利用MATLAB环境下的仿真软件Simulink对所设计的滤波器进行模拟仿真。

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：Digtal Signal Processing)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，因此受到人们普遍的关注。

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、导航信号、射电天文信号、生物医学信号、控制信号、气象信号、地震勘探信号、机械振动信号、遥感遥测信号，等等。

上述这些信号大部分是模拟信号，也有小部分是数字信号。

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后，得到的数字信号是一个一维离散时间序列；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。

数字信号处理模拟滤波器转换为数字滤波器的设计与实现实验报告数字信号处理模拟滤波器转换为数字滤波器的设计与实现实验报告数字信号处理在现代通信、音频、视频以及图像处理等领域具有广泛的应用。

滤波器是数字信号处理中最重要的一种基础工具，是对数字信号进行调整的一种方法。

在数字信号处理中，滤波器的作用是对数字信号进行滤波，去除不需要的频谱成分，保留需要的频率成分。

而模拟滤波器与数字滤波器的转换则是数字信号处理中的重要技术之一。

本实验旨在通过模拟滤波器转换为数字滤波器的设计与实现过程，深入了解数字信号处理工作原理，提高学生的实际操作能力，培养学生的创新思维和技术技能。

实验步骤：一、实验器材准备1. PC机2. DSP开发板3. 麦克风、音箱等设备4. MATLAB软件二、实验准备1. 使用MATLAB软件对滤波器进行设计，并将设计结果保存为数字滤波器系数。

2. 在DSP开发板上搭建数字滤波器实验平台，包括接口板、麦克风、音箱等设备。

三、实验操作流程1. 设计数字滤波器：使用MATLAB软件，根据给定的滤波器要求，进行频域滤波器设计，并将设计结果保存为数字滤波器系数。

2. 转换数字信号：使用音频处理器将模拟信号转换为数字信号。

3. 数字滤波器的实验平台搭建：将DSP开发板接口板、麦克风、音箱等设备接好。

4. 数字信号的滤波：将转换得到的数字信号输入DSP开发板，并使用MATLAB中的dsp模块设计加权数字信号滤波器，对数字信号进行滤波处理。

5. 滤波效果测试：比较滤波前后的数字信号频谱图，观察滤波后的效果，评估数字滤波器的性能和可靠性。

实验结果：通过以上实验步骤，我们成功地实现了模拟滤波器转换为数字滤波器的设计与实现。

通过对数字信号进行滤波处理，我们有效地去除了不需要的频谱成分，保留了我们需要的频率成分，并得出了滤波效果的频谱图。

该实验具有一定的理论价值和实践意义，可以使学生更深入地理解数字信号处理的工作原理，提高其实际操作能力。

滤波器仿真
滤波器仿真是一种通过计算机软件模拟滤波器工作的方法。

它可以用来分析滤波器的频率响应、相位响应和时域响应，以评估滤波器的性能。

要进行滤波器仿真，首先需要选择一种合适的仿真软件。

常用的软件包括MATLAB、Simulink、Python中的scipy 和ltspice等。

选定了软件之后，就可以开始进行滤波器仿真了。

首先，需要确定滤波器的设计参数，例如截止频率、滤波
器类型（低通、高通、带通、带阻等）、阶数等。

根据这
些参数，可以使用软件中提供的滤波器设计工具，设计出
滤波器的传输函数或差分方程。

然后，可以输入需要滤波的信号。

可以使用软件提供的函
数生成标准信号，或者从文件中加载实际信号。

将信号输
入滤波器后，软件会自动计算出滤波后的输出信号。

最后，可以通过软件提供的绘图工具，绘制出滤波器的频率响应、相位响应和时域响应。

可以根据这些图像来评估滤波器的性能，并进行必要的优化。

需要注意的是，滤波器仿真只是一种近似方法，实际滤波器的性能可能会受到电路元件的非理想性、噪声等因素的影响。

因此，在设计实际应用中的滤波器时，还需要进行实际的电路实现和测试。

数字滤波器的MATLAB设计与仿真及在DSP上的实现数字滤波器的MATLAB设计与仿真及在DSP上的实现概述：数字滤波器是数字信号处理（DSP）中的重要组成部分，常用于信号去噪、频率选择、滤波等应用。

本文将介绍数字滤波器的设计、仿真以及在DSP上的实现。

我们将使用MATLAB软件进行数字滤波器设计和仿真，并利用DSP芯片进行实现。

第一部分：数字滤波器的设计与仿真1. 信号基础知识在设计数字滤波器之前，我们需要了解信号的基础知识，如信号的采样率、带宽、频率等。

这些基础知识将有助于我们选择合适的滤波器类型和参数。

2. 滤波器类型数字滤波器可以分为两大类别：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。

IIR滤波器具有无限的冲激响应，因此可以实现更为复杂的频率响应特性；而FIR滤波器降低了系统的非线性，同时具有线性相位特性，适用于需要精确延迟的应用。

3. 滤波器设计方法常用的数字滤波器设计方法包括窗函数法、最小二乘法和频率抽取法等。

根据具体的应用需求，我们可以选择合适的设计方法，并通过MATLAB进行滤波器的设计和参数调整。

4. 滤波器性能评估在设计完成后，我们需要评估数字滤波器的性能。

常见的评价指标包括滤波器的频率响应、幅频特性、相频特性、群延迟等。

通过MATLAB的仿真，我们可以直观地观察并分析滤波器的性能。

第二部分：数字滤波器在DSP上的实现1. DSP概述数字信号处理器（DSP）是一种专门设计用于处理数字信号的微处理器。

与通用微处理器相比，DSP具有更高的运算速度和更低的功耗，适用于实时信号处理应用。

2. DSP开发环境搭建为了实现数字滤波器的DSP上的实现，我们首先需要搭建DSP开发环境。

选择合适的DSP芯片，安装开发工具，编写代码并进行调试。

在本文中，我们以TMS320F28335为例，使用CCS开发工具进行开发。

3. 数字滤波器的DSP实现根据数字滤波器的设计结果，我们可以将其转化为DSP上的实现代码。

编号：数字信号处理设计与制作实训(论文)说明书题目：带通滤波器设计院（系）：信息与通信学院专业：电子信息工程学生姓名：学号：指导教师：2012年7月 1 日摘要滤波是信号处理中一种最基本但十分重要的技术，利用滤波，可以从复杂的信号中提取所需的信号，抑制不需要的信号。

所谓滤波器，就是对已知激励，可以在时间域或频域产生规定响应的网络，要使滤波器能够提取有用信号，要求滤波器对信号与噪声有不同的增益，对有用信号尽量无失真放大，而对噪声尽量衰减。

根据其冲击响应函数的时域特性将滤波器为FIR（有限长冲击响应）和IIR（无限长冲击响应）。

按信号处理的方式分类，滤波器可分为模拟滤波器和数字滤波器。

本文介绍了两部分，一部分是硬件电路，设计有源带通模拟滤波器，并按照一定的指标来设计；另一部分是用matlab实现FIR数字滤波器的结构，通过matlab GUI设计实现界面，显示FIR和IIR数字滤波器的时域和频域波形。

GUI 是 Graphical User Interface 的简称，即图形用户界面。

GUI 是一种结合计算机科学、美学、心理学、行为学，及各商业领域需求分析的人机系统工程，强调人—机—环境三者作为一个系统进行总体设计。

关键字：滤波；信号；有源带通滤波器；matlab GUI；AbstractFiltering is the signal processing in a basic but very important technology, the use of filtering, the desired signal can be extracted from the complex signal, it use to suppress unwanted signals. What is filter, is known to inspire, in the time domain or frequency domain response to the arising network, make the filter be able to extract the useful signal, filters is the signal and noise gain, as far as possible without distortion of the useful signal amplification, attenuation of the noise as much as possible. According to the time domain characteristics of the impulse response function of the filter FIR (finite-length impulse response) and IIR (infinite-long impact response). Signal processing classification, the filter can be divided into analog filters and digital filters.This article describes the two parts, the hardware circuit design active band-pass analog filter, and according to certain indicators; another part of the structure of the FIR digital filter using matlab GUI design interface, display the FIR and IIR digital filters in time domain and frequency domain waveforms. GUI is a Graphical User Interface, referred to as the graphical user interface. The GUI is a combination of computer science, aesthetics, psychology, behavioral science, human-machine systems engineering and commercial areas of demand analysis, emphasizing the man - machine - environment among the overall design as a system. Keywords: filtering; signal; active band-pass filter; Matlab GUI;目录引言 (1)1 带通滤波器的硬件设计方案 (1)1.1滤波器的分类 (1)1.2滤波器的参数 (2)1.3带通滤波器的特点 (2)1.4带通滤波器的方案选择 (2)1.5电路方案选取 (3)1.5.1电路原理图 (3)1.5.2 PCB图 (4)1.6电路工作原理 (4)1.7芯片介绍 (5)1.7.1 NE5532特点 (5)1.7.2 NE5532引脚图 (5)1.8硬件电路软件设计 (6)1.8.1 软件设计电路图 (6)1.8.2 软件设计参数分析 (6)1.9调试 (7)2 数字滤波器软件设计 (8)2.1FIR滤波器的设计 (8)2.1.1 FIR滤波器的特点 (8)2.1.2FIR滤波器的设计 (10)2.2 IIR滤波器的设计 (11)2.2.1IIR滤波器的特点 (11)2.2.2 IIR滤波器的设计 (11)2.3FIR和IIR滤波器的实现过程 (12)3 用MATLAB GUI实现FIR数字滤波器的界面设计 (13)3.1FIR数字滤波器界面设计 (13)3.2结果与显示 (14)4 实训总结 (16)谢辞 (18)参考文献： (19)附录一 (20)附录二 (23)引言数字滤波器因其精度高、可靠性好、灵活性大等优点，在语音信号处理、信号频谱估计、信号去噪、无线通信中的数字变频以及图像处理等工程实际应用中都很广泛。