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实验7\8基于MATLAB勺数字滤波器设计实验目的：加深对数字滤波器的常用指标和设计过程的理解。
实验原理：低通滤波器的常用指标：1 一6P 兰G(e^) ≤ 1 + 6P , for 国≤ ωPG(J") ≤ 6s, for 国s ≤ ⑷≤ ∏通带边缘频率：'P ,阻带边缘频率：'s，通带起伏：J P，通带峰值起伏：C(P= —20 IOg io (^-OP )【d B 】阻带起伏.冠SPaSSband StOPbandTran Siti onband Fig 7.1 TyPiCaI magn itude SPeCifiCati On for a digital LPF:S = -20 log ιo(r)[dB 】O数字滤波器有IIR和FlR两种类型，它们的特点和设计方法不同。
在MATLAB^,可以用［b , a］=butter ( N,Wr)等函数辅助设计IIR数字滤波器，也可以用b=fir1(N,Wn, 'type ')等函数辅助设计FIR数字滤波器。
实验内容：利用MATLAB编程设计一个数字带通滤波器，指标要求如下：通带边缘频率：∙∙P1=0.45^,∙∙ P2=0∙65 二，通带峰值起伏：［dB】O阻带边缘频率：'s10.3…,'s2 0.75…，最小阻带衰减：-S 4°[dB] O分别用IIR和FlR两种数字滤波器类型进行设计。
实验要求：给出IIR数字滤波器参数和FIR数字滤波器的冲激响应，绘出它们的幅度和相位频响曲线，讨论它们各自的实现形式和特点。
实验内容：IRR代码：wp=[0.45*pi,0.65*pi];ws=[0.3*pi,0.75*pi];Ap=1;A S=40;[N,Wc]=buttord(wp∕pi,ws∕pi,Ap,As);[b,a]=butter(N,Wc)%[b,a] = butter( n, Wn,'ftype')最小阻带衰减:I -W llrreqz(b-a=SUbP-Of(211=FnagHabS(H)-P-Of(WHLmag)-x ωb e 一(->5(W))y ωb e一(-≡M 一 HamW)口≡e (--R 一 HamW)一) grid On-SUbPOf(212=PhaSeHang-e(H=P -OfWPLPhaSe=x ωb e 一(->5(W))y ωb e -(- W⅛) ≡e (-一R盘a ≡m sB )≡-x ⅛x -幅度IHaOMI≡相拉SS 5 CUS S S 0⅛口 g >酉tt 2 =R ⅛⅛⅛J ≡B ⅛O S F NJ £Q 4S S U7 CJCD S >⅛⅛≡F-RV VWPl HO∙4*prWP2H0∙6*prV V WSl H 0∙3*prws2 H0∙7*prVV =Γl w i d f h Hmin((wprwsu(ws2lwp2))>> tr_width =0.3142>> M = ceil(6.2*pi/tr_width) + 1>> M = 63>> n=[0:1:M-1];>> wc1 = (ws1+wp1)/2; wc2 = (wp2+ws2)/2; >> wc=[wc1/pi,wc2/pi];>> window= hanning(M);>> [h1,w]=freqz(window,1);>> figure(1);>> subplot(2,1,1)>> stem(window);>> axis([0 60 0 1.2]);>> grid;>> xlabel('n');>> title('Hanning 窗函数');>> subplot(2,1,2)>> plot(w/pi,20*log(abs(h1)/abs(h1(1)))); >> axis([0 1 -350 0]);>> grid;>> xlabel('w/\pi');>> ylabel('幅度(dB)');>> title('Hanning 窗函数的频谱');>> hn = fir1(M-1,wc, hanning (M));>> [h2,w]=freqz(hn,1,512);>> figure(2);>> subplot(2,1,1)>> stem(n,hn);>> axis([0 60 -0.25 0.25]);>> grid;>> xlabel('n');>> ylabel('h(n)');>> title('Hanning 窗函数的单位脉冲响应'); >> subplot(2,1,2)>> plot(w/pi,20*log(abs(h2)/abs(h2(1)))); >> grid;>> xlabel('w/\pi');>> ylabel(' 幅度(dB)');>> figure(3);>> phase=angle(h1);>> plot(phase);>> axis([1 pi -1 0]);>> xlabel('w/\pi');>> ylabel(' 线性相位');>> title('Hanning 窗函数相位特性曲线')回FiIe Edit VieW InSert TOOlS DeSktOP WindOW HeIP◎ A 聾紳⑥毘謠▼层□ Ξ∣ ■ 0M FigUre 1 Hanning 窗函数OC S I I * iHanning®函数的频谱-100-200 -300 00.1 0.2 0.3 0.40.5 0.6 0.7 08 0.9 1w/x(8P)置Q FigUre 2 口 回 耳iHanni叩窗函数相位特性曲线O I I I I I I I。
实验7\8 基于MATLAB 的数字滤波器设计实验目的：加深对数字滤波器的常用指标和设计过程的理解。
实验原理：低通滤波器的常用指标：PP j P for e G ωωδδω≤+≤≤-,1)(1πωωδω≤≤≤S S j for e G ,)(通带边缘频率：P ω，阻带边缘频率：S ω ，通带起伏：P δ，通带峰值起伏：])[1(log 2010dB p p δα--=，阻带起伏：s δ，最小阻带衰减：])[(log 2010dB s S δα-=。
数字滤波器有IIR 和FIR 两种类型，它们的特点和设计方法不同。
在MATLAB 中，可以用[b ，a]=butter （N,Wn ）等函数辅助设计IIR 数字滤波器, 也可以用b=fir1(N,Wn,’ftype ’) 等函数辅助设计FIR 数字滤波器。
实验内容： 利用MATLAB 编程设计一个数字带通滤波器，指标要求如下：通带边缘频率：πω45.01=P ，πω65.02=P ，通带峰值起伏：][1dB p≤α。
阻带边缘频率：πω3.01=S ，πω75.02=S ，最小阻带衰减： ][40dB S ≥α。
分别用IIR 和FIR 两种数字滤波器类型进行设计。
实验要求：给出IIR 数字滤波器参数和FIR 数字滤波器的冲激响应，绘出它们的幅度和相位频响曲线，讨论它们各自的实现形式和特点。
实验内容： IRR 代码：wp=[0.45*pi,0.65*pi]; ws=[0.3*pi,0.75*pi]; Ap=1; As=40;[N,Wc]=buttord(wp/pi,ws/pi,Ap,As) ;[b,a]=butter(N,Wc)%[b,a] = butter(n,Wn,'ftype')S -PP SPassband StopbandTransition bandFig 7.1 Typical magnitudespecification for a digital LPF[H,w]=freqz(b,a);subplot(211);mag=abs(H);plot(w/pi,mag);xlabel('角频率(w)');ylabel('幅度|Ha(j\w)|');title('IIR|Ha(j\w)|');grid on;subplot(212);phase=angle(H);plot(w/pi,phase);xlabel('角频率(w)');ylabel('相位');title('IIR相位响应曲线');grid on;图像：FIR代码：>> wp1 = 0.4*pi; wp2 = 0.6*pi;>> ws1 = 0.3*pi; ws2 = 0.7*pi;>> tr_width = min((wp1-ws1),(ws2-wp2))>> tr_width =0.3142>> M = ceil(6.2*pi/tr_width) + 1>> M = 63>> n=[0:1:M-1];>> wc1 = (ws1+wp1)/2; wc2 = (wp2+ws2)/2; >> wc=[wc1/pi,wc2/pi];>> window= hanning(M);>> [h1,w]=freqz(window,1);>> figure(1);>> subplot(2,1,1)>> stem(window);>> axis([0 60 0 1.2]);>> grid;>> xlabel('n');>> title('Hanning窗函数');>> subplot(2,1,2)>> plot(w/pi,20*log(abs(h1)/abs(h1(1)))); >> axis([0 1 -350 0]);>> grid;>> xlabel('w/\pi');>> ylabel('幅度(dB)');>> title('Hanning窗函数的频谱');>> hn = fir1(M-1,wc, hanning (M));>> [h2,w]=freqz(hn,1,512);>> figure(2);>> subplot(2,1,1)>> stem(n,hn);>> axis([0 60 -0.25 0.25]);>> grid;>> xlabel('n');>> ylabel('h(n)');>> title('Hanning窗函数的单位脉冲响应'); >> subplot(2,1,2)>> plot(w/pi,20*log(abs(h2)/abs(h2(1)))); >> grid;>> xlabel('w/\pi');>> ylabel('幅度(dB)');>> figure(3);>> phase=angle(h1);>> plot(phase);>> axis([1 pi -1 0]);>> xlabel('w/\pi');>> ylabel('线性相位');>> title('Hanning窗函数相位特性曲线')。
毕业设计基于Matlab的数字滤波器的设计与仿真分析学院名称：新华学院专业名称：电子信息工程年级： 2007级学生学号： 12007247213学生姓名：张晋川指导教师：汤全武申请日期： 2011年5月10日摘要本文研究了IIR数字滤波器和FIR数字滤波器在Matlab环境下的设计方法及仿真分析。
在无限脉冲响应（IIR）数字滤波器设计中，先采用脉冲响应不变法及双线性Z变化法设计数字滤波器，最后进行滤波器的频带转换，即进行模拟滤波器的设计，然后进行模拟-数字滤波器转换。
在有限脉冲响应（FIR）数字滤波器设计中，研究了FIR线性相位滤波器的特点和用窗函数法设计FIR滤波器两个问题。
这两类滤波器全部设计过程都是由理论分析、编程设计、具体实现的步骤进行的。
数字滤波器的单位冲激响应是有限长的，可以用一个因果系统来实现，因而数字滤波器可以做成即是因果又是稳定的系统。
关键词：数字滤波器；Matlab；无限脉冲响应；有限脉冲响应AbstractIn this paper, designs of the Infinite Impulse Response digital filter (IIR) and Finite Impulse Response digital filter (FIR) under Matlab are studied. The design of IIR filters can be achieved through three steps: firstly, the design of analog low-pass filter; secondly, it is analog-to-digital filter conversion; lastly, it is the conversion of filter frequency band. In design of FIR filters, two questions are discussed: the characteristics of FIR linear phase filter and reasoning of related formulas; the other is about the design of the FIR filters by means of window functions. The design of FIR and IIR follows the procedures of theoretical analysis, programming design and realization.The unit impulse response of digital filter is limited, can be achieved by a causal system, so digital filter can make it that is causal and stable system.Key words:Digital Filter; Matlab; IIR; FIR目录第1章绪论 (1)1.1课题的背景及研究意义 (1)1.2国内外的研究综述 (1)1.3研究内容和预期目标 (2)1.4研究方法 (3)第2章数字滤波器的基本概念 (4)2.1 数字滤波器的定义 (4)2.2 数字滤波器的分类 (4)2.3 IIR数字滤波器设计方法 (4)2.3.1 模拟滤波器设计 (4)2.3.2 模拟-数字滤波器设计 (5)2.3.3 频带变换 (7)2.4 FIR数字滤波器设计方法 (8)2.4.1 线性相位条件 (8)2.4.2 线性相位FIR滤波器幅度特性的特点 (9)2.4.3 线性相位FIR滤波器零点分布特点 (10)2.4.5 各种窗函数的实现与比较 (12)2.5 本章小结 (12)第3章基于Matlab的IIR数字滤波器设计与仿真分析 (13)3.1 基于Matlab的模拟滤波器设计与仿真分析 (13)3.1.1 巴特沃斯低通滤波器设计与仿真分析 (13)3.1.2 切比雪夫低通滤波器设计与仿真 (14)3.1.3 椭圆低通滤波器设计与仿真 (17)3.2 基于Matlab的模拟-数字滤波器变换仿真 (19)3.2.1 脉冲响应不变法 (19)3.2.2 双线性Z变换法 (21)3.3 基于Matlab的频带变换仿真 (23)3.3.1 模拟低通滤波器转换成数字高通滤波器 (23)3.3.2 模拟低通滤波器转换成数字带阻滤波器 (25)3.3.3 模拟低通滤波器转换成数字带通滤波器 (26)第4章基于Matlab的FIR数字滤波器设计与仿真分析 (28)4.1.1 海明窗设计与仿真数字低通滤波器 (28)4.1.2 汉宁窗设计与仿真数字高通滤波器 (29)4.1.3 汉宁窗设计与仿真数字带阻滤波器 (33)4.1.4 布拉克曼窗及三角窗设计与仿真数字带通滤波器 (35)第5章工程实例 (40)5.1 IIR数字滤波器工程实例 (40)5.2 FIR数字滤波器工程实例 (41)第6章结论 (43)附录 (44)参考文献 (47)致谢 (48)第1章绪论1.1课题的背景及研究意义信号与信号处理是信息科学中近几十年来发展最为迅速的学科之一。
基于matlab的fir数字滤波器仿真与设计(开题报告)(共9篇)：开题仿真报告设计数字滤波器matlab fir滤波器函数fir1 fir滤波器阶数计算篇一：基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计与仿真(开题报告) 毕业（设计）论文开题报告系别电子信息工程系专业电子信息工程班级学生姓名学号指导教师XXX 报告日期毕业（设计）论文开题报告表篇二：基于MATLAB的FIR数字滤波器仿真与设计(开题报告)1、课题来源2、研究目的和意义3、国内外研究现状和发展趋势及综述4、本课题的主要研究内容及拟采取的技术路线、试验方案5、研究基础6、预期达到的目标及进度安排7、参考文献篇三：基于MATLAB的FIR数字滤波器仿真与设计(开题报告)1、课题来源2、研究目的和意义3、国内外研究现状和发展趋势及综述4、本课题的主要研究内容及拟采取的技术路线、试验方案5、研究基础6、预期达到的目标及进度安排7、参考文献篇四：基于matlab的FIR滤波器设计开题报告一、研究背景数字滤波器和模拟滤波器有着相同的滤波概念，根据其频率响应特性可分为低通、高通、带通、带阻等类型，与模拟滤波器相比，数字滤波器除了具有数字信号处理的固有优点外，还有滤波精度高、稳定性好、灵活性强等优点。
数字滤波器可以过滤时间离散信号，通过对抽样数据进行数字处理来达到频域滤波的目的。
由于计算机技术和大规模集成电路的发展，数字滤波器已可用计算机软件实现。
FIR滤波器具有严格的线性相位，可以具有任意的幅度特性，且是可物理实现的因果系统，因此被广泛地应用在现代通信技术当中，如解调器中的位同步与位定时提取、自适应均衡去码间串扰以及话音的自适应编码等。
可见对基于MATLAB的FIR滤波器的研究是具有非常重要的现实意义的。
在高度信息化的今天，随着计算机技术，基于视觉的图像处理技术，模式识别等领域的不断研究与发展，图像识别技术得到更快的发展，并在检测的实时性和准确性方面有更新的突破，所以将数字滤波器应用在工业缺陷零件的检测上也成为当今一热点课题。
武昌理工学院信息工程学院
毕业设计(论文)开题报告
题目：基于MATLAB的FIR
数字滤波器的设计学院：信息工程学院
专业：通信工程
学号：20124226017
学生姓名：陈星
指导教师：李珊
二○一六年三月三日
说明：1.本报告必须由承担毕业论文(设计)课题任务的学生在正式开始做毕业设计(论文)的第3周之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。
2.每个毕业设计(论文)课题撰写本报告一份，作为指导教师和学院答辩委员会审查学生能否承担该毕业设计(论文)课题任务的依据，并接受学校的抽查。
一、选题背景、目的和意义
背景
信号与信号处理时信息科学中近几十年来发展最为迅速的学科之一。
长期以来�信号处理技术一直用于转换、产生模拟或数字信号�其中最为频繁应用的领域就是信号的滤波。
数字滤波是语音、图像处理、模式识别和谱分析等应用中的一个基本处理部件�它可以满足滤波器对幅度和相位特性的严格要求�避免模拟滤波器无法克服的电压漂移、温度漂移和噪声等问题。
目的
我的毕业设计的课题是《基于matlab的数字滤波器的设计与仿真》�其主要目的是通过此次课程设计进一步学习和巩固数字信号处理及其相关知识�并学会利用所学的知识能�在设计过程中能综合运用所学知识内容�进一步熟悉和掌握matlab的使用方法;对数字滤波器的原理有较深的了解;为即将进入社会参加工作打下坚实的基础;掌握收集资料、消化资料和综合资料的能力等等。
意义
从事电子通信业而不能熟练操作使用matlab电子线路设计软件�在工作和学习中将是寸步难行的。
在数学、电子、金融等行业�使用matlab等计算机软件对产品进行设计、仿真在很早以前就已经成为了一种趋势�这类软件的问世也极大地提高了设计人员在通信、电子等行业的产品设计质量与效率。
众所周知�实际过程中信号传输都要经过调制与解调这一过程�由于消息传过来的原始信号即调制信号具有频谱较低的频谱分量�这种信号在许多信道中不宜传输。
因而�在通信系统的发送端通常需要有调制过程�反之在接收端则需要有解调过程。
二、国内外的研究综述
数字滤波在DSP�数字信号处理�中占有重要地位。
数字滤波器按实现的网络结构或者从单位脉冲响应�分为IIR(无限脉冲响应�和FIR�有限脉冲响应�滤波器。
如果IIR滤波器和FIR滤波器具有相同的性能�那么通常IIR滤波器可以用较低的阶数获得高的选
择性�执行速度更快�所有的储存单元更少�所有既经济又高效。
数字滤波器精确度高、使用灵活、可靠性高�具有模拟设备所没有的许多优点�已广泛地应用于各个科学技术领域�例如数字电视、语音、通信、雷达、声纳、遥感、图像、生物医学以及许多工程应用领域。
随着信息时代数字时代的到来�数字滤波技术已经成为一门及其重要的科学和技术领域。
以往的滤波器大多采用模拟电路技术�但是�模拟电路技术存在很多难以解决的问题�例如�模拟电路元件对温度的敏感性�等等。
而采用数字技术则避免很多类似的难题�当然数字滤波器在其他方面也有很多突出的优点都是模拟技术所不能及的�所以采用数字滤波器对信号进行处理是目前的发展方向。
MATLAB 是“矩阵实验室”�MATrix LABoratoy�的缩写�它是由美国 Mathworks 公司于1984年正式推出的一种面向科学与工程的计算软件�是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言�专门针对科学、工程计算及绘图的需求。
随着版本的不断升级�内容不断扩充�功能更加强大�从而被广泛应用于仿真技术、自动控制和数字信号处理等领域。
全球现有超过五十万的企业用户和上千万的个人用户�广泛分布在航空航天、金融财务、机械化工、电信、教育等各个行业。
通过matlab和相关工具箱�工程师、科研人员、数学家和教育工作者可以在统一的平台下完成相应的科学计算工作。
matlab 本身包含了600 余个用于数学计算、统计和工程处理的函数�这样�就可以迅速完成科学计算任务而不必进行额外的开发。
业内领先的工具箱算法极大的扩展了
matlab 的应用领域�所以 matlab 自推出以来就受到广泛的关注�信号处理工具箱就是其中之一�在信号处理工具箱中�matlab提供了滤波器分析、滤波器实现、fir滤波器实现、
iir 数字滤波器设计、iir 数字滤波器阶次估计等方面的函数命令。
由于我们所面对的工程问题越来越复杂�过去所依赖分析的技术已逐渐不敷使用。
利用电脑来分析及解决工程问题已是当今工程师的必要工具。
使用matlab软件进行科学计算�能够极大加快科研人员进行研究开发的进度�减少在编写程序和开发算法方面所消耗的时间和有限的经费�从而获得最大的效能。
三、预期内容和目标
1、确定指标。
在设计一个滤波器之前�必须首先确定一些技术指标。
这些技术指标需要来制定。
在很多实际应用中�例如语音或音频信号处理中�数字滤波器常用来实现选频操作。
因此�指标的形式一般确定为频域中幅度和相位的响应。
2、逼近。
确定了滤波器的技术指标后�就可以利用数学和DSP 的基本原理提出一个滤波器模型。
之后�利用数字滤波器的设计方法设计出一个世纪滤波器来逼近给定的目标。
这一步是滤波器设计的所要研究的主要问题�是整个设计过程的重中之重。
3、硬件或软件实现。
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。
在很多实际应用�如语音或音频信号的处理中�数字滤波器用来实现选频功能。
因此�指标的形式应为频域中的幅度和相位响应。
在通带中�通常期望具有线性相位响应。
在FIR滤波器中�可以得到精确的线性相位。
在IIR滤波器中�幅频特性精度很高�但不具有线性相位特性。
预期成果形式如下�
四、研究方法
本课题的研究步骤�
1、选题
2、搜集、阅读和整理资料
3、拟写开题报告
4、系统设计
5、撰写成文
6、论文修改与定稿
本课题的研究方法�本课题采用文献分析法和实验
法对其进行研究和设计
五、进度安排
2010.11.10 选定设计题目 2010.11.11-2010.11.30 查找
资料写开题报告 2010.12.01-2011.01.31 分析滤波器原
理�确定实现方案 2011.02.01-2011.02.28 用 Matlab
设计仿真数字滤波器 2011.03.01-2011.03.31 撰写毕业
论文
六、参考文献
[1]高西全、丁玉美�数字信号处理。
西安�西安电子科技大学出版社�2008.8
[2]吴冬梅�21 世纪全国型本科电子通信系列实用规划教材。
北京�北京大学出版社�2006.8.8
[3]李哲英、骆丽、刘元盛�DSP 基础理论与应用技术。
北京�航空航天大学出版社�2001
[4]朱铭浩、赵勇、甘泉�DSP 应用系统设计。
北京�电子工业出版社�2002 [5]
燕庆明�信号与系统教程�第 2 版�。
北京�高等教育出版社�2007.11。
