基于MATLAB的FIR数字滤波器设计

第１１卷第１１期　２０ｏ９年ｌ１月　禳祷　Ｖ０１．１１　Ｎｏ．１ｌ　ＮＯＹ．２ｏｏ９　

ｄｏｉ：１０．３９６９０．ｉｓｓｎ．１５６３－４７９５．２００９．１１．０２２　

基于ＭＡＴＩ￣Ｂ的数字基带传输的　

ＦＩＲ滤波器的设计　

郑灿，袁小平，许芹　

ｆ中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏　徐州　２２１１１６）　

摘　要：为了消除数字基带传输系统中的码间串扰，可将ＦＩＲ数字滤波器应用于消除码间串　

扰的升余弦滚降特性低通滤波器的设计中。文中简要介绍了ＦＩＲ数字滤波器的特征，给出了　

运用ＭＡＴＬＡＢ实现ＦＩＲ数字滤渡器的设计与仿真方法，同时给出了将设计结果应用于消除码　

间串扰的数字基带传输系统中操作过程。　关键词：码间串扰；ＦＩＲ数字滤波器；ＭＡＴＬＡＢ；窗函数法　

０　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　ｆｔ）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（Ｗ１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～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　

matlabfir滤波器设计

MATLAB是一个高级编程语言和交互式环境，被广泛应用于各种科学和工程问题的数值分析、数据可视化和编程开发等领域。FIR滤波器是数字信号处理中经常使用的一种滤波器，它是基于有限长冲激响应的滤波器。在MATLAB平台上，我们可以使用fir1函数来设计FIR滤波器。

一、FIR滤波器设计基础

1.1 什么是FIR滤波器

FIR滤波器是有限长冲激响应滤波器，由于其具有线性相位特性和可控阶数等优点，在数字信号处理中得到了广泛的应用。一般来说，FIR滤波器的频率响应特性由滤波器的系数函数确定。

FIR滤波器的设计一般采用窗函数法、最小二乘法、频率抽取法等方法。窗函数法是最常见的一种方法，大部分情况下选择的是矩形窗、汉宁窗、布莱克曼窗等。

1.3 fir1函数介绍

fir1函数是MATLAB中用于FIR滤波器设计的函数，用法为：

h = fir1(N, Wn, type)

N为滤波器的阶数，Wn是用于指定滤波器截止频率的参数，type指定滤波器类型，可以是低通、高通、带通、带阻等。

二、使用fir1函数设计FIR滤波器

2.1 设计要求

采样率为300Hz；

滤波器阶数为50；

截止频率为50Hz。

2.2 实现步骤

（1）计算规范化截止频率

规范化截止频率是指在数字滤波器设计中使用的无单位量，通常范围为0到1。在本例中，我们需要将50Hz的截止频率转化为规范化截止频率。 Wn = 2*50/300 = 1/3

根据计算出的规范化截止频率和滤波器阶数，我们可以使用fir1函数来进行滤波器设计。

此处滤波器的阶数为50，规范化截止频率为1/3，类型为低通。

（3）绘制滤波器的幅频响应图

为了验证设计的低通FIR滤波器是否符合要求，我们需要绘制其幅频响应图。

唐 山 学 院

数字信号处理 课 程 设 计

题 目 基于MATLAB的数字滤波器设计

系 (部) 信息工程系

班 级

姓 名

学 号

指导教师

2014 年 1 月 6 日至 1 月 10 日 共 1 周

2014 年 1 月 9 日

课程设计成绩评定表

出勤

情况 出勤天数

缺勤天数

成

绩

评

定 出勤情况及设计过程表现（20分）

课设答辩（20分）

设计成果（60分）

总成绩（100分）

提问

（答辩）

问题

情况

综

合

评

定

指导教师签名：

年 月 日

1 引言

数字滤波在通信、图像编码、语音编码、雷达等许多领域中有着十分广泛的应用。目前，数字信号滤波器的设计在图像处理、数据压缩等方面的应用取得了令人瞩目的进展和成就。近年来迅速发展起来。

MATLAB是美国MathWorks公司推出的一套用于工程计算的可视化高性能语言与软件环境。MATLAB为数字滤波的研究和应用提供了一个直观、高效、便捷的利器。它以矩阵运算为基础，把计算、可视化、程序设计融合到了一个交互式的工作环境中。MATLAB推出的工具箱使各个领域的研究人员可以直观方便地进行科学研究、工程应用，其中的信号处理(signalproeessing)、图像处理(imageproeessing)、小波(wavelet)等工具箱为数字滤波研究的蓬勃发展提供了有力的工具。

数字滤波器与模拟滤波器相比，具有精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活、不要求阻抗匹配以及能实现模拟滤波器无法进行的特殊滤波等优点。本文主要介绍有限冲激响应数字滤波器（FIR）和无限冲激响应数字滤波器（IIR）的设计原理、方法、步骤以及在MATLAB中的实现，并以实例形式列出设计程序和仿真结果。

第12期2010年12月机械设计与制造

MachineryDesign＆Manufacture87文章编号：100l一3997(20lO)12枷埘

基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计

梁辰

(抚顺职业技术学院，抚顺113006)

ThedeSignofFIRdjgitaIf¨terbaSedOnMATLAB

UANGChen

(FushunVocational7rechnologyInstitute，Fushun1l3006，China)

；【摘要】介绍了一种利用MATLAB信号处理工具箱设计肌肉电信号数字滤波器的方法，给出了；

}使用MATLAB语言进行程序设计和界面设计的详细步骤。利用MATLAB设计数字滤波器，有利于滤波{

；器设计的优化和为硬件实现提供数据基础。；

{关键词：MATLAB；肌电信号；数字滤波器{

{【Abstract】^imrodwes口撇琥od加r如s话以i昭帆e艮cfrom妒gr叩^记sign以d谚础∥kr6y眦i地i增口{

；舰4zMBs匆以proces5i愕I|}豇删记p脚池s如￡反2eds即s扣r如s话田i昭p删即郴mdi眦e∥缸es．6y琊ing；{tk删黝Bz嘴M呼加^幻^括向D砌跆幻印￡im拓吆f胁肚er缸劬蒯p聊诚ngo抛口6∞e加tk5

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{Keywords：MATLAB；Electromyograpllics噜nal；Di李talnlter{

中图分类号：THl6文献标识码：AMAⅡAB是一种矩阵运算为基础的交互式程序语言，着重MAl队B是进行科学研究常用且必不可少的工具。

针对科学计算、工程计算和绘图的需求。与其他机器语言相比，其MArIlAB软件由主包和各类工具箱构成。其中，主包基本上

特点是简洁和智能化，适应科技专业人员的思维方式和书写习是一个用c，C++等语言编写成的函数库。该函数库提供矩阵(或

惯，使得编程和调试效率大大提高。它用解释方式工作，键入程序数组)的各种算法以及建立在此基础上的各种应用函数和一些相