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D S P课程设计学院:专业年级:姓名:学号:课题: FIR滤波器设计指导老师:日期：2016年7月2日一、设计目标功能描述：FIR 低通滤波器是滤除掉高于截至频率的信号，容许低于截止频率的信号通过的内容：1）设计FIR 低通滤波器2）使用CCS 的simulator 进行滤波特性测试参数:FIR 低通滤波器通带频率为5000Hz ，采样频率为20000Hz 。
二、算法研究数字滤波是将输入的信号序列，按规定的算法进行处理，从而得到所期望的∑-=-=10)()(N k k k n x a n y对上式进行Z 变换得到FIR 滤波器的传递函数为：()()()∑-=-==10N i k k z b z X z Y z H 由上式可以看出，H(z)是1-z 的N-1次多项式，它在z 平面内有N-1个零点，同时在原点处有N-1个重极点。
N 阶滤图 FIR 滤波器的一般结构因为FIR 滤波器的单位抽样响应是有限长的，所以它永远是稳定的。
另外，若对p ω、阻带频率及两个带上的最大和最小衰减p ∂和s ∂外，很重要的一条是保证H(z)具有线性相位。
三、相应参数的计算1、FIR 滤波器的MATLAB 实现MATLAB 是一种功能强、效率高、便于进行科学和工程计算的交互式软件包，它集MATLAB 中的工具箱（Toolbox ）包含了许多实用程序。
它提供了多种FIR 滤波器设用fir1函数设计FIR 滤波器fir1函数用来设计标准频率响应的基于窗函数的FIR 滤波器，可实现加窗线性相b=fir1(n ，Wn ，‘ftype ’)b=fir1(n ，Wn ，Window)b=fir1(n ，Wn ，‘ftype ’，Window)其中n 为滤波器的阶数；Wn 为滤波器的截止频率； ftype 为用来决定滤波器的类本课程设计设计低通滤波器，采用 b=fir1(n ，Wn)。
2、利用MATLAB 计算滤波器系数1）生成.inc 文件，通带频率为5000HZ2）生成.dat 文件，输入信号频率分别为2000Hz 和8000Hz四、编写源程序1）.asm程序.global start,fir.mmregsCOFF_FIR_START: .sect "coff_fir".include "0205\\0205.inc"K_FIR_BFFR .set 64d_data_buffer .usect "fir_bfr",64 FIR_DP .usect "fir_vars",0d_filin .usect "fir_vars",1 output .usect "fir_vars",1 input .usect "fir_vars",1d_filout .usect "fir_vars",100h stacksize .set 256stack .usect "fir_vars",stacksize .asg AR4,FIR_DATA_P.asg AR6,INBUF_P.asg AR7,OUTBUF_P.asg AR3,OUTBUF.asg AR2,INBUF.sect "fir_prog"nopstart:stm #stack+stacksize,SPLD #FIR_DP,DPSTM #d_data_buffer,FIR_DATA_PRPTZ A,#K_FIR_BFFR-1STL A,*FIR_DATA_P+STM #d_filin,INBUF_PSTM #d_filout,OUTBUF_PSTM #output,OUTBUFSTM #input,INBUFSTM #100h,BKfir_loop:NOP ;Add Breakpoint & porbe point LD *INBUF_P,ASTL A,*INBUFCALL firSTH A,*OUTBUF_P+%STH A,*OUTBUFmain_end:b fir_loopfir:; SSBX SXM; SSBX FRCTSTM #d_data_buffer,FIR_DATA_PSTL A,*FIR_DATA_PSTM #(d_data_buffer+K_FIR_BFFR-1),FIR_DATA_Pfir_task:RPTZ A,#K_FIR_BFFR-1MACD *FIR_DATA_P-,COFF_FIR_START,ARET.end2）.cmd程序MEMORY{PAGE 0:PROG: o= 100h,l= 2000hPAGE 1:DATA1: o= 2600h, l= 1000hDATA2: o= 2100h, l= 100hDATA3: o= 2200h, l= 100hDATA4: o= 2300h, l= 100hDATA5: o= 2400h, l= 100hDATA6: o= 2500h, l= 100h}SECTIONS{coff_fir : {}> PROG PAGE 0fir_prog : {}> PROG PAGE 0fir_vars : {}> DATA1 PAGE 1fir_coff : {}> DATA2 PAGE 1fir_bfr : {}> DATA3 PAGE 1}五、调试过程1.调试前的准备1）启动SETUP并选择芯片’c5402，关闭启动CCS。
燕山大学课程设计说明书题目：低通FIR滤波器设计与应用学院（系）：电气工程学院年级专业： 10级检测二班学号：学生姓名：指导教师：**教师职称：讲师电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：数字信号处理课程设计基层教学单位：仪器科学与工程系指导教师：王娜说明：1、此表一式四份，系、指导教师、学生各一份，报送院教务科一份。
2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。
电气工程学院教务科目录摘要 (2)第一章滤波器简介 (3)1.1 FIR 滤波器简介 (3)1.2 窗函数简介 (3)1.3 Matlab简介 (5)1.4 窗函数设计FIR滤波器的步骤 (6)第二章滤波器参数设计 (7)第三章程序设计与仿真 (7)3.1 本设计中使用的Matlab指令 (7)3.2 程序设计 (8)3.3 仿真结果 (9)3.4 仿真结果分析 (12)第四章总结与体会 (12)参考文献 (13)摘要数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。
根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类：无限脉冲响应（IIR）滤波器和有限脉冲响应（FIR）滤波器。
与IIR滤波器相比，FIR的实现是非递归的，总是稳定的；更重要的是，FIR 滤波器在满足幅频响应要求的同时，可以获得严格的线性相位特性。
因此，它在高保真的信号处理，如数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域得到广泛应用。
MATLAB是“矩阵实验室”（MATrix LABoratoy）的缩写，它是由美国Mathworks公司于1984年正式推出的，是一种面向科学和工程计算的语言，它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，具有编程效率高、调试手段丰富、扩充能力强等特点。
MATLAB 的信号处理工具箱具有强大的函数功能，它不仅可以用来设计数字滤波器，还可以使设计达到最忧化，是数字滤波器设计的强有力工具。
关键字：数字滤波器、信号处理、窗函数、FIR、MATLAB第一章滤波器的简介1.1 FIR 滤波器简介有限长脉冲响应序列FIR熟悉滤波器有严格的线性相位，任意的幅度特性，工作稳定的优点。
燕山大学课程设计说明书题目：分析FIR、IIR数字滤波器的性能特点学院（系）：年级专业：学生姓名： 888指导教师：童凯程淑红教师职称：副教授讲师燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：里仁学院基层教学单位：2011年 7 月 1 日燕山大学课程设计评审意见表目录第1章摘要 (2)第2章基本原理 (3)2.1 MATLAB的介绍 (3)2.2fir滤波器的设计原理 (3)2.3利用窗函数设计fir滤波器的基本步骤 (4)2.4iir滤波器的设计原理 (4)2.5利用模拟滤波器设计IIR 数字滤波器的步骤 (6)第3章程序设计及滤波处理结果 (8)3.1fir滤波器处理的程序及结果 (8)3.2iir滤波器处理的程序及结果 (10)第4章两种滤波器的性能比较 (13)第5章学习心得 (14)参考文献第一章摘要随着信息时代和数字世界的到来，数字信号处理已成为当今一门极其重要的学科和技术领域。
目前数字信号处理在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。
在数字信号处理中起着重要的作用并已获得广泛应用的是数字滤波器。
数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。
面对庞杂繁多的原始信号，如何提取所需要的信号，同时抑制不需要的信号？这需要使用滤波器。
滤波器是一种选频系统，它对某些频率的信号予以很小的衰减，让这部分信号顺利通过，而对其它不需要的频率信号则予以很大的衰减，尽可能阻止这些信号通过。
数字滤波器因其具有精度高、可靠性好、灵活性大等优点，在工程上应用相当广泛。
数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性又可以分为有限长冲击响应（FIR）和无限长冲击响应（IIR）。
MATLAB语言是一种面向科学和工程计算的语言，它具有编程效率高，调试手段丰富，扩充能力强等特点，其应用涉及众多领域。
MATLAB语言的信号处理工具箱不仅可以用来进行IIR数字滤波器的设计，而且可以进行FIR滤波器的设计。
燕山大学课程设计说明书题目：FIR滤波器的多级结构设计方法学院（系）：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：数字信号处理课程设计说明：1、此表一式四份.系、指导教师、学生各一份.报送院教务科一份。
2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。
电气工程学院教务科目录第一章引言 (4)第二章设计目的 (5)第三章 FIR数字滤波器设计的原理 (5)3.1总体概述 (5)3.2频率抽样设计法（整数倍抽取） (6)第四章FIR数字滤波器的设计 (10)第五章程序设计 (11)第六章仿真结果及分析 (12)第七章总结和分析 (15)参考文献 (15)第一章引言随着通信与信息技术的发展.数字信号处理在该领域显得越来越重要.同时数字信号处理在语音、自动控制、航空航天和家用电器等领域也得到了广泛的应用.它已经成为当今一门极其重要的学科和技术。
在数字信号处理中起重要作用并获得广泛应用的是数字滤波器.数字滤波器是数字信号处理的基础。
Matlab(Matrix laboratory)是美国Math Works公司推出的具有强大数值分析.矩阵运算.图形绘制和数据处理等功能的软件.现已广泛应用到教学、科研、工程设计等领域。
随着Matlab软件信号处理工具箱的推出.Matlab已成为信息处理.特别是数字信号处理（DSP）应用中分析和设计的主要工具。
就Matlab信号处理中的滤波器设计而言.在很大程度上能快速有效的实现滤波器的分析、设计及仿真.大大节约了设计时间.相对传统计算而言.简化了滤波器的设计难度。
本文将通过利用MATLAB采用采样率转换技术实现FIR滤波器的多级结构设计方法.设计出各级低通滤波器。
关键字：低通滤波器采样率转换第二章设计目的为了实现线性相位滤波特性.一般采用FIR滤波网络结构.但这种结构的滤波器选择性低.实现窄带滤波器需用太多的加权系数（几百到几千）.这样就是运算量太大.延时也很大。
燕山大学课程设计说明书题目：等波纹低通滤波器的设计学院（系）：电气工程学院年级专业： 11级检测学号：学生姓名：指导教师：教师职称：讲师摘要：数字滤波器，是指输入、输出均为数字信号，通过数值运算处理改变输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。
数字滤波器的设计方法有窗函数法，频率采样法以及等波纹逼近法等，其中等波纹逼近法为最优化设计，在同样的技术指标下,用这种方法设计得到的滤波器要比窗函数法和频率采样法得到的滤波器的长度均要小,而且设计过程简单易行。
在本课程设计中，借助MATLAB，设计出等波纹低通滤波器，仿真产生一个连续信号，包含低频，高频分量，对其进行频谱分析。
并分析与巴特沃斯低通滤波器的优势及特点。
关键字：低通滤波器等波纹 MATLAB remez 巴特沃斯目录目录 (4)一、引言 (5)二、数字滤波器的基本概念介绍 (5)2.1滤波的涵义 (5)2.2数字滤波器的概述 (5)2.3.数字滤波器的可实现性 (6)2.4数字滤波器的分类 (6)三、等波纹最佳逼近法的原理说明 (6)3.1等波纹最佳逼近法概述 (6)3.2.等波纹最佳逼近法基本思想 (7)3.3等波纹滤波器的技术指标及其描述参数介绍 (8)四、基于MATLAB的等波纹低通滤波器的实现 (8)4.1 设计要求 (8)4.2 在Matlab中的函数介绍 (9)4.3基于Matlab的幅频响应曲线 (9)五、数字滤波 (10)5.1一个含有高频低频分量的连续信号 (10)5.2低通滤波器与巴特沃斯低通滤波器的对比 (12)六、课设心得 (17)参考文献 (18)一、引言数字滤波器(digital filter)是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种装置，在通信、图像、语音、雷达等许多领域都有着十分广泛的应用。
在数字信号处理中，数字滤波占有极其重要的地位。
目前对数字滤波器的设计有多种方法。
其中Matlab软件已成为设计数字滤波器的强有力工具。
课程设计一FIR滤波器的DSP实现一、课程设计目的1、复习用C语言对数字信号处理器的编程方法，熟悉如何使用C5000系列数字信号处理器中的模数转换器；2、复习用窗函数法设计FIR数字滤波器；3、对TMS320VC5509编程实现不同参数的FIR滤波器。
二、课程设计原理（一）TMS320VC5509简介TMS320VC5509是TI公司出产的定点DSP芯片，它的源代码与C54x系列兼容，但速度更快，时钟频率可达300MHz，功耗是C54x系列的1/6。
C5509的CPU内部有2个乘法器、1个40位的加法器、1个16位的加法器、4个累加器。
共有12组总线，其中3组数据存储器读总线，2组数据存储器写总线，及相应5组数据存储器地址总线，程序存储器读总线及地址线各一组。
片内外设资源也比C54x系列数字信号处理器丰富，4通道10位A/D、DMA单元、RTC电路、McBSP、定时器等。
本设计中将用到A/D单元。
TMS320C5509A内部有一个4通道10位A/D，相关寄存器有4个，通过对这4个寄存器的操作来控制A/D模块。
1.、ADC控制寄存器：ADCCTLADCSTART：0 无作用；1 启动A/D转换CHSELECT：从4个模拟通道中选择一个作为输入信号Reserved：保留2、ADC数据寄存器：ADCDATAADCBUSY：0 ADC数据准备好，即A/D转换结束；1 正在进行A/D转换CHSELECT：从4个模拟通道中选择一个作为输入信号ADCDATA：A/D转换得到的10位二进制数3、ADC时钟控制寄存器：ADCCLKCTLIDLEEN：0 不允许ADC处于休眠状态；1 允许ADC处于休眠状态CPUCLKDIV：决定ADC时钟频率ADC Clock：(CPU Clock) / ( CPUCLKDIV+1)4、ADC时钟分频寄存器：ADCCLKDIVSAMPTIMEDIV ：与CONVRATEDIV 一起决定采样/保持周期ADC Sample and Hold Time = (ADC Clock Period)*2*(CONVRATEDIV+1+ SAMPTIMEDIV)CONVRATEDIV ：决定A/D 转换时钟频率ADC Conversion Clock = (ADC Clock) / (2*( CONVRATEDIV+1))完成一次A/D 转换需要13个A/D 转换时钟，所以，一次转换时间是t = 13 / ADC Conversion Clock一次完整的A/D 转换时间是采样/保持周期和转换时间的和，采样频率是其倒数ADC Total Conversion Time = ADC Sample and Hold Period+tSampling Rate = 1/ ADC Total Conversion Time（二）窗函数法设计FIR 滤波器的原理根据阻带最小衰减和过渡带宽选择合适的窗函数，实现不同指标的各种类型FIR 数字滤波器的设计。
FIR数字滤波器课程设计报告数字滤波器是一种通过数字信号处理来实现滤波的设备，主要用于去除信号中的噪声或不需要的频率成分。
在本次课程设计中，我们将设计一个FIR（有限冲激响应）数字滤波器，用于对输入信号进行滤波处理。
一、设计目标设计一个离散时间FIR数字滤波器，具有以下特点：1.滤波器类型：低通滤波器2.滤波器阶数：10阶3.截止频率：2kHz4.采样频率：4kHz二、设计步骤1.确定滤波器系数：根据滤波器类型、阶数和截止频率，利用滤波器设计工具进行计算，得到滤波器的系数。
2.实现滤波器：将滤波器系数作为滤波器的输入，通过算法实现滤波器的功能。
3.验证滤波器性能：使用信号发生器生成一组测试信号，将其输入到滤波器中，并通过示波器观察滤波后的信号波形。
三、滤波器系数计算1.选择滤波器类型为低通滤波器，即希望通过滤波器的信号为低频信号，而将高频信号滤除。
2.选择滤波器阶数为10阶，即滤波器具有10个延迟单元。
3.选择截止频率为2kHz，即希望2kHz以下的信号通过滤波器，2kHz以上的信号被滤除。
四、滤波器实现采用直接型FIR滤波器结构来实现该低通滤波器。
具体算法如下：1.输入信号x(n)和滤波器系数h(n)，其中n表示时刻。
2.延时单元：将输入信号每次延迟一个单位，即x(n)→x(n-1)。
3.权重系数：将延时后的信号与对应的滤波器系数相乘得到权重系数，即a(n)=x(n-1)×h(n)。
4.累加求和：将所有的权重系数相加求和得到输出信号，即y(n)=∑a(n)。
五、滤波器性能验证使用信号发生器产生频率为1kHz，幅度为1V的正弦波信号作为输入信号，将其输入到滤波器中，并通过示波器观察滤波后的信号波形。
同时，使用频谱分析仪观察滤波前后信号的频谱图，并比较滤波效果。
六、总结与改进通过本次课程设计，我们成功设计并实现了一个FIR数字滤波器。
滤波器具有低通特性，能够有效滤除高频信号，保留低频信号。
燕山大学课程设计说明书题目：FIR滤波器的多级结构设计方法学院（系）：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：数字信号处理课程设计基层教学单位：仪器科学与工程系指导教师：学号学生姓名班级设计题目21、 FIR滤波器的多级结构设计方法设计技术参数通带截止频率为450Hz，阻带截止频率为500Hz，采样频率96kHz，阻带最小衰减为40dB。
设计要求采用采样率转换技术（上采样upsample，下采样downsample）实现多级FIR滤波器，设计出各级低通滤波器。
（例如可采用3级实现）参考资料数字信号处理方面资料MATLAB方面资料周次前半周后半周应完成内容收集消化资料、学习MATLAB软件，进行相关参数计算编写仿真程序、调试指导教师签字基层教学单位主任签字说明：1、此表一式四份，系、指导教师、学生各一份，报送院教务科一份。
2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。
电气工程学院教务科目录第一章引言 (4)第二章设计目的 (5)第三章 FIR数字滤波器设计的原理 (5)3.1总体概述 (5)3.2频率抽样设计法（整数倍抽取） (6)第四章FIR数字滤波器的设计 (10)第五章程序设计 (11)第六章仿真结果及分析 (12)第七章总结和分析 (14)参考文献 (15)第一章引言随着通信与信息技术的发展，数字信号处理在该领域显得越来越重要，同时数字信号处理在语音、自动控制、航空航天和家用电器等领域也得到了广泛的应用，它已经成为当今一门极其重要的学科和技术。
在数字信号处理中起重要作用并获得广泛应用的是数字滤波器，数字滤波器是数字信号处理的基础。
Matlab(Matrix laboratory)是美国Math Works公司推出的具有强大数值分析，矩阵运算，图形绘制和数据处理等功能的软件，现已广泛应用到教学、科研、工程设计等领域。
随着Matlab软件信号处理工具箱的推出，Matlab已成为信息处理，特别是数字信号处理（DSP）应用中分析和设计的主要工具。
目录1 技术要求 (1)2 基本原理 (1)2.1 FIR带通滤波器简介 (1)1.2 窗函数法原理 (3)3建立模型描述 (3)3.1 MATLAB常用函数 (3)3.1.1 窗函数 (3)3.1.2 fir1函数 (4)3.1.3 freqz函数 (4)3.14 ceil函数 (5)3.1.5 其他函数与命令 (5)3.2 程序流程图 (5)4 源程序代码（含注释） (7)4.1 矩形窗 (7)4.2 凯泽窗 (7)4.3 布拉克曼窗 (8)4.4 海明窗 (9)5 调试过程及结论 (10)5.1 程序运行结果 (10)5.2 实验结果分析 (12)6 心得体会 (13)7 思考题 (13)8 参考文献 (14)FIR带通滤波器的设计1 技术要求用窗函数法设计FIR带通滤波器。
要求低端阻带截止频率ω1s=0.2π,低端通带截止频率ω1p=0.35π, 高端通带截止频率ωμp=0.65π, 高端阻带截止频率ωμp=0.8π。
绘出h(n)及其幅频响应特性曲线。
2 基本原理2.1 FIR带通滤波器简介带通滤波器是从滤波器的特性上划分的，带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带阻滤波器的概念相对。
从实现的网络结构或者从单位脉冲响应长度分类，可以分为无限长单位脉冲响应（IIR）滤波器和有限长单位脉冲响应（FIR）滤波器。
IIR数字滤波器设计方法是利用模拟滤波器成熟的理论及设计图表进行设计的，因而保留了一些经典模拟滤波器优良的幅度特性。
但设计中只考虑了幅度特性，没考虑相位特性，所设计的滤波器一般是某种确定的非线性相位特性。
为了得到线性相位特性，对IIR滤波器必须另外增加相位相校正网络，是滤波器设计变得复杂，成本也高，又难以得到严格的线性相位特性。
FIR滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，很容易做到有严格的线性相位特性。
两者各有优点，择其而取之。
燕山大学课程设计说明书题目：低通FIR滤波器设计与应用学院（系）：燕山大学里仁学院年级专业：工业自动化仪表10-1班学号： 101203021005 学生姓名：陈锦意指导教师：王娜教师职称：讲师电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：数字信号处理课程设计说明：1、此表一式四份，系、指导教师、学生各一份，报送院教务科一份。
2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。
电气工程学院教务科燕山大学课程设计评审意见表目录摘要 (1)一、FIR数字滤波器 (1)1.1 FIR滤波器的基本原理 (1)1.2 FIR滤波器的特点 (2)二、FIR数字滤波器的设计 (2)2.1 FIR滤波器的窗函数设计法 (2)2.2典型的窗函数 (3)2.3窗函数的选择原则 (6)2.4利用窗函数设计FIR滤波器的具体步骤 (7)三、用DFT计算线性卷积 (7)四、FIR数字滤波器程序设计 (8)五、设计结果及波形仿真 (10)六、心得体会及总结 (11)参考文献 (12)低通FIR滤波器设计与应用摘要：在数字信号处理中，数字滤波器占有极其重要的地位，它具有精度高、可靠性好、灵活性大等特点。
FIR滤波器的设计方法主要有三种：窗函数法、频率取样法和切比雪夫等波纹逼近的最优化设计方法。
本设计中用的是窗函数法，该方法比较简单，可应用现成的窗函数公式，在技术指标要求高的时候是比较灵活方便的。
Matlab是具有强大数值分析、矩阵运算、图形绘制和数据处理等功能的软件，已成为信息处理，特别是数字信号处理（DSP）应用中分析和设计的主要工具，运行MATLAB语言，能很容易地设计出具有严格要求的滤波器。
关键字： FIR 滤波器窗函数法 MATLAB一、FIR滤波器1.1 FIR滤波器的基本原理：设单位脉冲响应h(n)长度为N，则FIR 滤波器的差分方程为:∑-=-=1)()()(NkknxkhnyFIR滤波器的最主要的特点是没有反馈回路，因此它是无条件稳定系统。
一、摘要数字滤波技术是数字信号处理的一个重要组成部分，滤波器的设计是信号处理的核心问题之一。
根据FIR滤波器的原理，提出了FIR滤波器的窗函数设计法，并对常用的几种窗函数进行了比较。
给出了在MATLAB环境下，用窗函数法设计FIR滤波器的过程和设计实例。
仿真结果表明，设计的FIR滤波器的各项性能指标均达到了指定要求，设计过程简便易行。
该方法为快速、高效地设计FIR滤波器提供了一个可靠而有效的途径。
分析了FIR数字滤波器的基本原理，在MATLAB环境下利用窗函数设计FIR 滤波器，实现了FIR低通滤波器的设计仿真。
将设计的符合要求的滤波器在TI公司DSP 上实现。
通过实验结果表明FIR滤波器准确度高、稳定性好，可以有效的滤除干扰信号，设计结果满足性能指标要求。
数字滤波器的应用十分广泛，运行MATLAB语言，能很容易地设计出具有严格要求（如线性相位等）的滤波器。
用定点DSP实现滤波器械要考虑DSP的定标、误差、循环寻址等几个关键问题。
文中实例是为了表明，可方便地用DSP实现模拟信号的实时滤波处理，所采用的采样频率并不高。
如果DSP采用更高的时钟，它的处理速度将更快，将能够满足更高采样率的数字信号的实时滤波处理。
关键字：DSP FIR 滤波器MA TLAB 仿真目录一、摘要 (1)二、引言 (2)三、FIR 数字滤波器的基本原理 (3)3.1关于FIR滤波器 (3)3.2 FIR滤波器的优点 (3)3.3数字滤波器的设计 (5)四、FIR数字滤波器设计的基本方法 (6)五、MATLAB仿真滤波实现 (12)5.1 MATLAB软件简介 (13)5.2 实验结果分析 (14)5.3设计主要用到的MATLAB 函数 (19)六、心得体会及总结 (21)七、参考文献 (23)二、引言目前，数字基带传输已广泛地应用于利用对称电缆构成的近程数据通信系统之中。
随着数字通信技术的发展，基带传输方式不仅可以用于低速数据传输，而且也可以用于高速数据传输。
然而数字基带传输也同样不可避免地要产生由码间串扰造成的误码现象。
为了消除码间串扰，在时域上，基带传输系统的冲激响应波形h(t)要在本码元的抽样时刻上有最大值，并在其它码元的抽样时刻上均为0，也就是基带传输系统在频域上要满足奈奎斯特第一准则。
满足奈奎斯特第一准则的H(w)有很多种，首先是理想低通型，理想低通传输特性虽然可满足基带系统的极限传输速率和极限频带利用率，但这种特性在物理上很难实现，并且理论特性冲激响应的尾巴衰减振荡幅度较大，抽样时刻稍有偏差就会出现严重地码间串扰。
为了解决理想低通特性存在的问题，可采用升余弦滚降特性的系统，以使理想低通滤波器的边缘缓慢下降，并使振幅特性在滚降段中心频率处呈奇对称，从而保证满足奈奎斯特第一准则。
这种系统可减小码间串扰和位定时误差。
由于FIR数字滤波器可实现对升余弦滚降特性的近似，故本文经过FIR数字滤波器设计来对各种窗函数进行选择，并通过窗函数法实现对升余弦特性低通滤波器的设计，同时用MATIAB来仿真实现。
三、FIR 数字滤波器的基本原理3.1关于FIR滤波器设h ( n) ( n = 0， 1， 2 ⋯N - 1)为滤波器的冲激响应，输入信号为x ( n) ，则F IR 滤波器就是要实现下列差分方程:式(1)就是FIR 滤波器的差分方程。
F IR 滤波器的最主要的特点是没有反馈回路，因此它是无条件稳定系统。
它的单位脉冲响应h ( n)是一个有限长序列。
由上面的方程可见， F IR 滤波算法实际上是一种乘法累加运算，它不断地输入样本x ( n) ，经延时( Z 3 /1)做乘法累加，再输出滤波结果y(n)[1,2,3] 。
对式(1)进行Z 变换，整理后可得FIR 滤波器的传递函数为:由式(2)可以看出， FIR 滤波器的一般结构如图1 所示。
FIR数字滤波器的设计方法主要有窗函数法和频率抽样设计法，其中窗函数法是基本而有效的设计方法。
3.2 FIR滤波器的优点在数字信号处理应用中，数字滤波是各种DSP应用中的基本算法，在数字信号处理中有很重要的地位，数字滤波器十分重要并己获得广泛的应用。
所谓数字滤波器，是指其输入、输出均为数字信号，通过一定的运算关系改变输入信号所含频率成分的相对比例或滤出掉某些频率成分的器件，因而在数字通讯、语音图象处理、谱分析、模式识别、自动控制等领域得到了广泛的应用。
相对于模拟滤波器，数字滤波器没有电压漂移、温度漂移和噪声等，还能够处理低频信号，频率响应特性可作成非常接近于理想的特性，且精度可以达到很高，容易集成等，这些优势决定了数字滤波器的应用将会越来越来广泛。
同时DSP(DigitalSignalProcessor)处理器的出现和FPGA(FieldProgralnlnableGateArray)的迅速发展也促进了数字滤波器的发展，并为数字滤波的硬件实现提供了更多的选择相对于模拟滤波器，数字滤波器具有以下显著优点:精度高:因此在一般精度要求高的滤波系统中，就必须采用数字滤波来实现。
灵活性大:数字滤波的性能主要取决于乘法器的各项系数，而这些系数是存放在系统存储器中的，只要改变存储器存放的系数，就可以得到不同的系统，这些都比改变模拟滤波器系统的特性要容易和方便的多，因而具有很大的灵活性。
可靠性高:因为数字系统只有两个电平信号“1”和“O”，受噪声及环境条件的影响小，而模拟滤波各个参数都有一定的温度系数，易受到温度、振动、电磁感应等影响。
易于大规模集成:数字部件具有高度的规范性，便于大规模集成，大规模生产，且数字滤波器电路主要工作在截止或饱和状态，对电路参数要求不严格，因此产品的成品率高，价格也日趋降低。
相对于模拟滤波器，数字滤波器在体重、重量和性能方面的优势己越来越来明显。
并行处理:数字滤波器的另外一个最大的优点就是可以实现并行处理，比如数字滤波器可以采取DSP处理器来实现并行处理。
3.3数字滤波器的设计数字滤波器设计的基本步骤如下:(l)确定指标。
在设计一个滤波器之前，必须首先根据工程实际需要确定滤波器的技术指标。
在很多实际应用中，数字滤波器常常被用来实现选频操作。
因此，指标的形式一般在频域中给出幅度响应和相位响应。
幅度指标主要以两种方式给出。
第一是绝对指标，它提供对幅度响应函数的要求，一般应用于FIR滤波器的设计。
第二种指标是相对指标。
它以分贝值的形式给出要求，在工程实际中，比较受到欢迎。
对于相位响应指标形式，通常希望系统在通频带中仍然有线性相位。
运用线性相位响应的指标进行滤波器设计具有如下优点:①只包含实数算法，不涉及复数运算;②不存在延迟失真，只有固定数量的延迟;③长度为N的滤波器(阶数为N--l)，计算量为N/2数量级。
(2)逼近。
确定了技术指标后，就可以建立一个目标的数字滤波器模型。
通常采用理想的数字滤波器模型。
之后，利用数字滤波器的设计方法，设计出一个实际滤波器模型来逼近给定的目标。
(3)性能分析和计算机仿真。
上两步的结果是得到以差分或系统函数或冲激响应描述的滤波器。
根据这个描述就可以分析其频率特性和相位特性，以验证设计结果是否满足指标要求，或者利用计算机仿真实现设计的滤波器，再分析滤波结果来判断。
窗函数法设计FIR滤波器的MATLAB仿真MATLAB是一套用于科学计算的可视化高性能语言与软件环境。
它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个界面友好的用户环境。
它的信号处理工具箱包含了各种经典的和现代的数字信号处理技术，是一个优秀的算法研究与辅助设计的工具。
四、FIR 数字滤波器设计的基本方法窗函数法窗函数法的设计思想是按照所要求的理想滤波器频率响应错误！未找到引用源。
，设计一个FIR 滤波器，使之频率响应错误！未找到引用源。
来逼近错误！未找到引用源。
先由错误！未找到引用源。
的傅里叶反变换导出理想滤波器的冲激响应序列错误！未找到引用源。
，即： ()()12j j d d h n H e e d πωωπωπ-=⎰由于错误！未找到引用源。
是矩形频率特性，所以错误！未找到引用源。
是一无限长的序列，且是非因果的，而要计的FIR 滤波器的冲激响应序列是有限长的，所以要用有限长的序列h(n)来逼近无限长的序列错误！未找到引用源。
，最有效的方法是截断错误！未找到引用源。
，或者说用一个有限长度的窗口函数w(n)序列来截取错误！未找到引用源。
，即: ()()()d h n w n h n =。
按照复卷积公式，在时域中的乘积关系可表示成在频域中的周期性卷积关系，即可得所设计的FIR 滤波器的频率响应:其中，错误！未找到引用源。
为截断窗函数的频率特性。
由此可见，实际的FIR 数字滤波器的频率响应错误！未找到引用源。
逼近理想滤波器频率响应错误！未找到引用源。
的好坏，完全取决于窗函数的频率特性错误！未找到引用源。
如果w(n)具有下列形式：⎩⎨⎧<≤≥<=N n N n n n w 0,1,0,0)(w(n)相当于一个矩形，我们称之为矩形窗。
即我们可采用矩形窗函数w(n)将无限脉冲响应错误！未找到引用源。
截取一段错误！未找到引用源。
来近似为错误！未找到引用源。
经过加矩形窗后所得的滤波器实际频率响应能否很好地逼近理想频率响应呢？下图给出了理想滤波器加矩形窗后的情况。
理想低通滤波器的频率响应错误！未找到引用源。
如图中左上角图，矩形窗的频率响应错误！未找到引用源。
为左下角图。
根据卷积定理，即得实际滤波器的频率响应错误！未找到引用源。
图形为图中右图。
由图可看出，加矩形窗后使实际频率响应偏离理想频率响应，主要影响有三个方面：（1）理想幅频特性陡直边缘处形成过渡带，过渡带宽取决于矩形窗函数频率响应的主瓣宽度。
（2）过渡带两侧形成肩峰和波纹，这是矩形窗函数频率响应的旁瓣引起的，旁瓣相对值越大，旁瓣越多，波纹越多。
（3）随窗函数宽度N的增大，矩形窗函数频率响应的主瓣宽度减小，但不改变旁瓣的相对值。
为了改善滤波器的性能，需使窗函数谱满足：主瓣尽可能窄，以使设计出来的滤波器有较陡的过渡带；第一副瓣面积相对主瓣面积尽可能小，即能量尽可能集中在主瓣，外泄少，使设计出来的滤波器的肩峰和余振小逼近于理想滤波器。
但是这两个条件是相互矛盾的，实际应用中，折衷处理，兼顾各项指标。
上边只考虑了矩形窗，如果我们使窗的主瓣宽度尽可能地窄，旁瓣尽可能地小，可以获得性能更好的滤波器，通过改变窗的形状来达到这个目的。
在数字信号处理的发展过程中形成了不同于矩形窗的很多窗函数，这些窗函数在主瓣和旁瓣特性方面各有特点，可满足不同的要求。
为此，用窗函数法设计FIR 数字滤波器时，要根据给定的滤波器性能指标选择窗口宽度N 和窗函数w(n)。
下面具体介绍几类类窗函数及其特性。
1. 矩形窗矩形窗函数的时域形式可以表示为：1,01()()0,N n N w n R n ≤≤-⎧==⎨⎩其他它的频域特性为：()1j j 2sin 2e e sin 2N N W ωωωω-⎛⎫- ⎪⎝⎭⎛⎫ ⎪⎝⎭=⎛⎫ ⎪⎝⎭2.汉宁窗函数汉宁窗函数的时域形式可以表示为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=1π2cos 15.0)(n k k w N k ,,2,1 = 它的频域特性为：()()⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-++⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=21j e 1π21π225.05.0N R R R N W N W W W ωωωωω其中，)(ωR W 为矩形窗函数的幅度频率特性函数。
