基于matlab的fir滤波器设计与仿真 毕业设计论文

xxxx学院信息工程学院课程论文题目：基于MATLAB的FIR滤波器设计与仿真课程名称：数字信号处理学号：030840805姓名：成绩：2011年01月04日论文要求：1）题目自拟，但必须与数字信号处理的方法、理论相结合2）避免抄袭现象：整段抄袭，直接从网上下载，雷同现象3）报告中参考文献至少8篇，并要求有近两年的文献4）报告至少2500个字，论文格式必须与《湖北民族学院学报（自然科学版）》投稿要求一致5）报告提交格式为WORD文档（纸质和电子档），论文报告提交超过提交截止日期或者不符合上述所规定的要求，作为不合格处理。

基于MATLAB的FIR滤波器设计与仿真xxx摘要:简要介绍了FIR滤波器的设计基础和利用窗函数设计FIR滤波器的方法，运用MATLAB语言实现了低通FIR滤波器的设计仿真。

关键词：MATLAB；FIR滤波器；窗函数设计中图分类号：TP211 文献标识码：ABased on the MATLAB FIR filters design and simulationZhang Xingwei（College of Information Engineering, HuBei Institute for Nationalities, Enshi HuBei 445000,China）Abstract:Briefly introduced the design of FIR filters based and use of window function design, the method of FIR filters with MATLAB language implementation the low-pass FIR filters design simulationKey words:MATLAB, FIR filter; Window function design1 引言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。

目录摘要ABSTRACT (4)第1章绪论 (6)1.1 课题背景... (6)1.2 课题研究的目的和意义...... (7)1.3 MATLAB概述 (8)1.4 国内外研究现状和发展趋势...... (9)1.5 论文的主要研究内容...... (10)1.6 预期达到的目标...... (11)第2章滤波器的特性2.1数字滤波器的定义、分类及特点...... (12)2.2 FIR滤波器的结构特点...... (13)2.3 FIR线性相位滤波器的特点...... (14)2.4实际滤波器的设计指标...... (16)第3章FIR数字滤波器主要设计方法的比较3.1窗函数法...... (17)3.1.1概述...... (17)3.1.2优缺点...... (18)3.2频率抽样法3.2.1概述...... (19)3.2.2优缺点...... (20)3.3其它设计方法...... (22)3.4 设计方法的选定...... (22)3.5 FIR数字滤波器的最优化设计...... (23)第4章FIR滤波器的MATLAB设计4.1设计的基本思路...... (25)4.2设计的总流程图...... (26)4.3窗函数的种类及理论特点...... (27)4.4设计函数fir1和fir2...... (28)4.5 FIR数字滤波器的具体设计步骤...... (29)4.6线性相位FIR低通滤波器的设计...... (31)4.7带通滤波器的设计...... (37)4.7.1概述...... (37)4.7.2带通滤波器的获取...... (40)4.8结论分析...... (43)第5章总结与展望...... (44)参考文献 (45)致谢 (46)摘要传统的数字滤波器的设计过程复杂计算工作量大，滤波特性调整困难，影响了它的应用。

本文介绍了一种利用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。

分类号：0304单位代码：10452 FIR滤波器的MATLAB仿真姓名学号************年级 2004专业电气工程及其自动化系（院）物理系指导教师2008年02月25日摘要典型设计是先按一定规则将给出的数字滤波器的技术指标转换成模拟低通滤波器的技术指标，据此产生模拟滤波器原型，然后把模拟低通滤波器原型转换成模拟低通、高通、带通、带阻滤波器，最后再把模拟滤波器转换成数字滤波器。

完全设计方法中我们利用函数直接设计出低通、高通、带通和带阻滤波器，并分别用巴特沃斯(Butterworth)滤波器、切比雪夫(Chebyshev)滤波器、椭圆(Cauer)滤波器来实现，并比较了各自的频率响应曲线。

关键词：FIR数字滤波器、MATLAB、窗AbstractThe typical design gets the technical parameters from digital filters that should be designed, and then transformed into the analog parameters of a low-pass analog filter prototype. The prototype is converted into the analog low-pass, high-pass, band-pass, and the band-stop filters respectively, which are transformed into the digital ones.The complete design uses the given functions and releases the low-pass, high-pass, band-pass and the band-stop filters directly. Butterworth, Chebyshev and Cauer filters are used for the implementations.Key word: FIR Digital filters MATLAB Window目录摘要 (I)Abstract (II)1．绪论 (1)2．数字滤波器 (3)2.1什么是数字滤波器 (3)2.2数字滤波器的分类 (3)2.3数字滤波器的设计要求和方法 (3)2.4数字滤波器设计方法概述 (4)3．FIR滤波器的设计 (6)3.1窗函数法 (6)3.2频率取样法 (8)3.3优化设计法 (9)3.4带过渡带的多带FIR滤波器设计 (11)3.5约束最小二乘FIR滤波器设计 (13)3.6任意响应滤波器设计 (14)3.7 FIR滤波器设计实例 (15)总结 (17)参考文献 (18)谢辞 (20)1．绪论数字滤波在通信、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[1][2]。

结业设计任务书之公保含烟创作设计题目：基于MATLAB的IIR数字滤波器设计专业：通信工程班级学号：姓名：指导教员：设计期限：2012年3月 5日开端2012年5月20日完毕院、系：信息工程学院2012年3月7日一、结业设计的目的1、通过结业设计把自己在年夜学中所学的知识应用到实践傍边.2、深入理解应用Matlab设计FIR数字滤波器的基本办法.3、在结业设计的进程中基本掌握了Matlab编译顺序的基本办法.4、提高自己的自学能力和入手能力.5、锤炼自己通过网络及各种资料解决实际问题的能力.二、主要设计内容应用窗函数法、频率抽样法设计FIR滤波器，绘制出滤波器的特性图.应用所设计的滤波器对多个频带叠加的正弦信号停止处置，比照滤波前后的信号时域和频域图，验证滤波器的效果.最后找一段语音信号，并对此信号停止采样和加噪，绘制出采样后语音信号的时域波形和频谱图，然后用所设计的滤波器对加噪后的信号停止滤波，绘制出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号停止比照，剖析信号的变卦.三、重点研究问题基于Matlab的FIR数字滤波器的基本设计办法，能够依据性能指标要求独立灵敏地停止滤波器的设计.四、主要技术指标或主要设计参数（1）滤波器类型（2）滤波器阶数和采样频率（3）通带和阻带截止频率（4）通带和阻带衰减五、设计效果要求1、完成结业设计书文档2、完成顺序的编译和调试3、对顺序主要语句做出注释本科生结业设计（论文）开题陈说2012年3月20日基于Matlab的FIR数字滤波器设计摘要：在数字信号处置中 ,由于信号中常常混有各种复杂成分，所以很多信号剖析都是基于滤波器而停止的，因此数字滤波器占有极端重要的位置.在数字控制系统中输入信号中所含的搅扰对系统的性能会发作很年夜的影响，因此需要对输入信号停止处置，以提取有用信号.有限长冲激响应（FIR）滤波器在数字信号处置中发扬着重要作用，采用Matlab软件对FIR数字滤波器停止仿真设计，简化了设计中繁琐的计算.本文采用窗函数法，频率采样法通过调用Matlab函数设计FIR数字滤波器.绘制对应的幅频特性曲线.最后用基于Matlab 函数设计的FIR数字滤波器停止语音滤波处置，通过滤波前后信号的频谱图和生成的声音文件的比照，剖析分歧滤波器的滤波效果.关键词：FIR数字滤波器，仿真，窗函数法，频率抽样法，Matlab Design of the MATLAB-basedFIR digital filter Abstract:In digital signal processing, because the signal is often mixed with a variety of complex composition, so a lot of signal analysis are based on the filter, digital filter occupies an extremely important position.In digital control system, interference, which is mixed in the input signal, has a great effect on performance of the system. Therefore, processing of input signal has to be done to get useful signal. Finite impulse response (FIR) filter plays an important role in the processing of digital signal. Designing the FIR filter by Matlab can simplify the complicated computation in simulation and improve the performance. By using the methods of window function, frequency sampling ,the design of FIR digital filter has been processed in Matlab. In the view of the designed program of Matlab and the figure of the amplitude-frequency characterization. At last, by using the FIR digital filters which have been designed to process the sound signal based on the Matlab function, the filtering effect of different digital filters is analyze d by comparing the signal’s spectrum viewers and the sound files which have been generated. The experimental results show that the FIR filters designed in this paper are effective.Key words: FIR digital filter, simulation, windowing method, frequency samplingmethod, Matlab目录第一章绪论Matlab是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据剖析以及数值计算的初级技术计算语言和交互式环境，主要包括Matlab和Simulink两年夜局部.1.1 Matlab简介1.1.1 MATLAB的开展MATLAB是英文MATrix LABoratory（矩阵实验室）的缩写.早期的MATLAB 是用FORTRAN语言编写的，尽管功用十分复杂，但作为免费软件，还是吸引了年夜批使用者.经过几年的校际传播，在John Little.Cleve Moler和Steve Banger协作，于1984年成立MathWorks公司，并正式推出MATLAB第一版版.从这时起，MATLAB的中心采用C语言编写，功用越来越强年夜，除原有的数值计算功用外，还新增了图形处置功用.MathWorks公司于1992年推出了具有划时代意义的4.0版；1994年推出了4.2版扩年夜了 4.0版的功用，尤其在图形界面设计方面提供了新办法；1997年春5.0版问世，5.0版支持了更多的数据构造，使其成为一种更方便、更完善的编程语言；1999年初推出的MATLAB5.3版在很多方面又进一步改良了MATLAB语言的功用，随之推出的全新版本的最优化工具箱和Simulink3.0到达了很高水平；2000年10月，MATLAB6.0版问世，在把持页面上有了很年夜改观，为用户的使用提供了很小气便，在计算机性能方面，速度变的更快，性能也更好，在图形界面设计上更趋合理，与C语言接口及转换的兼容性更强，与之配套的Simulink4.0版的新功用也特别引人注目；2001年6月推出的MATLAB6.1版及Simulink4.1版，功用已经十分强年夜；2002年6月推出的MATLAB6.5版及Simulink5.0版，在计算办法、图形功用、用户界面设计、编程手段和工具等方面都有了重年夜改良；2004年，MathWorks公司推出了最新的MATLAB7.0版，其中集成了最新的MATLAB7编译器、Simumlink6.0仿真软件以及很多工具箱.这一版本增加了很多新的功用和特性，内容相当丰厚.Matlab主要面对迷信计算、可视化以及交互式顺序设计的高科技计算环境.它将数值剖析、矩阵计算、迷信数据可视化以及非线性静态系统的建模和仿真等诸多强年夜功用集成在一个易于使用的视窗环境中，为迷信研究、工程设计以及必需停止有效数值计算的众多迷信范畴提供了一种全面的解决方案，代表了当今国际迷信计算软件的先进水平.1.1.2 Matlab的主要功用1.数值计算和符号计算功用2.绘图功用3.语言体系4.MATLAB的工具箱1.2 Matlab的优势及特点1.2.1M ATLAB的优势(1) 任务平台编程环境十分友好（2）编程语言复杂易用（3）数据的计算处置能力十分强年夜（4）图像处置能力强年夜（5）模块集合工具箱应用普遍（6）顺序的接口和发布平台很实用（7）可以开发用户界面1.2.2 Matlab 语言的特点MATLAB语言被称为第四代计算机语言，其应用丰厚的函数资源，使顺序员从繁琐的顺序代码中束缚出来，其最突出的特点就是简洁.MATLAB用更直观的、契合人们思维习惯的代码，替代了C和FORTRAN语言的冗长代码，给用户带来最直观、最简洁的顺序开发环境，下面复杂介绍一下MATLAB的主要特点.语言简洁紧凑，使用方便，库函数十分丰厚.MATLAB顺序书写的形式自由，应用丰厚的库函数避开了繁琐的子顺序编程任务，由于库函数都是由本范畴的专家编写，所以不用担忧函数的牢靠性.高效方便的矩阵和数组运算，MATLAB语言不需要定义数组的维数，并给出了矩阵函数、特殊矩阵函数、特殊矩阵专门的库函数，使得在求解信号处置、建模、系统识别、优化和控制等范畴的问题时，显得年夜为简洁、方便、高效，这是其他初级语言所不能的.MATLAB既具有构造化的控制语句，又具有面向对象编程的特性.MATLAB语法限制不严格，顺序设计自由度年夜，通过树立M后缀名文件的形式，与用户已经编好的FORTRAN、C语言成语混合编程，方便地调用有关的FORTRAN、C语言的子顺序.可移植性很好，基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和把持系统上面运行.MATLAB的图形功用强年夜.在C和FORTRAN语言里，绘图都很不容易，但在MATLAB里，数据的可视化十分复杂.此外，MATLAB还具有较强的编纂图形界面的能力.MATLAB拥有功用强年夜的工具箱，主要用来扩年夜其符号计算功用、图示建模仿真功用、文字处置功用以及与硬件实施交互功用.源顺序的开放性强.除内部函数以外，所有MATLAB的中心文件和工具箱文件都是可读可改动的源文件，用户可通过对源文件的修改以及参加自己的文件构成新的工具箱.MATLAB软件自1984年推向市场以来，历经十几年的开展和竞争，现已成为国际公认的最优秀的科技应用软件.它功用强年夜、界面友好、语言自然、开放性强，很快成为应用学科计算机辅佐剖析、设计、仿真、教学乃至科技文字吹不成缺少的根底软件.第二章 数字滤波器2.1 数字滤波器简介数字滤波器是一个团圆的系统.它可以对输入的团圆信号停止一系列运算处置，从输入的信号中取得所需要的信息.数字滤波器的系统函数通常暗示为数字滤波器分为有限冲激响应数字滤波器，即FIR数字滤波器和无限冲激响应，即IIR 数字滤波器.从公式的角度来看，FIR 始终为零；IIR .实现数字滤波器的办法一般有两种：一种办法是吧滤波器所要完成的运算编成顺序并让计算机执行，也就是采用计算机软件来实现；另一种办法是设计专用的数字硬件、专用的数字信号处置器或采用通用的数字信号处置器来实现.实现一个数字滤波器一般需要三个基本的运算单位：加法器、单位延时器和常数乘法器.这些基本的单位可以有两种暗示办法—方框图法和信号流程图法. 设计一个数字滤波器的一般步伐为：（1）按所给要求确定滤波器的性能（2）用一个因果稳定的团圆线性时不变的系统函数迫近此性能的要求（3）应用算法来实现这个系统函数（4）应用计算机仿真或硬件来实现2.2 IIR 数字滤波器无限长单位冲激响应滤波器，即IIR 数字滤波器具有下面几个特点：（1） 系统的单位冲激响应h(n)为无限长的;（2） 系统函数H(z)在有限z 平面上有极点存在；（3）构造上存在着输出到输入的反应，也就是构造上是递归型的.IIR滤波器的设计就是在给定的技术指标下去确定滤波器的阶数N和系数在已满足给定的技术指标下，应选用阶数尽能够低的滤波器，因为滤波器的阶数越低，在实现时本钱就越低.在设计IIR滤波器时，最常常使用的办法是应用模拟滤波器来设计数字滤波器.其原因为：（1）模拟滤波器的设计技术相对成熟，可以普遍应用；（2）模拟滤波器有少量的参考顺序和表格；（3）它的解可以为闭合形式的.2.3 FIR数字滤波器有限长单位冲激响应滤波器，即FIR数字滤波器具有下面几个特点：（1）系统的单位冲激响应h(n)在有限个n值处不为零;（2）系统函数H(z)在|z|>0处收敛，在|z|<0处只有零，即有限z平面上只有零点，儿全部极点都在z=0处（因果系统）；（3）没有输出到输入的反应，但有些构造中（例如频率抽样构造）也包括有反应的递归局部.，FIR滤波器是指在有限范围内系统的单位脉冲响应h[k]仅有非零值的滤波器.M阶FIR滤波器的系统函数H(z)为其中H(z)M阶多项式，在有限的z平面内H(z)有M个零点，在z平面原点z=0有M个极点. FIR它的另外一种暗示办法为.H(z)具有严格线性相位.由于严格线性相位条件在数学层面上处置起来较为困难，因此在FIR滤波器设计中一般使用狭义线性相位.线性相位的.如果M阶FIR滤波器的单位脉冲响应h[k]是实数，则可以证明系统是线性相位的充要条件为当h[k]满足h[k]=h[M-k],称h[k]偶对称.当h[k]满足h[k]=-h[M-k],称h[k]奇对称.按阶数h[k]又可分为M奇数和M偶数，所以线性相位的FIR滤波器可以有四种类型.四种线性相位FIR滤波器的性质如表1-1所示表1-1 四种线性相位FIR滤波器的特性2.4 IIR与FIR数字滤波器的比拟（1） IIR滤波器h（n）无限长，FIR滤波器h（n）有限长.(2)在技术指标相同的条件下，IIR滤波器的输出对输入有反应，所以可以用比FIR少的阶数来满足要求，存储单位少，运算次数也少，经济实惠.（3）FIR滤波器的相位是严格线性的，而IIR滤波器做不到这一点，IIR滤波器的选择性越好，其相位的非线性越严重.（4）FIR滤波器主要采用非递归构造，有限精度的运算误差很小.而IIR滤波器在运算中会发作寄生振荡.（5）FIR滤波器可以使用疾速傅里叶变换算法，而IIR滤波器不能这样. （6）IIR滤波器可以应用模拟滤波器的公式、数据和表格，计算量小.FIR滤波器设计时往往要借助计算机.（7）IIR滤波器极点位于z平面任意位置，而FIR滤波器极点固定在原点. （8）IIR滤波器用于设计标准化的选频滤波器，FIR滤波器可设计各种幅度特性和相频特性的滤波器.第三章 FIR数字滤波器的设计在数字信号处置中 ,由于信号中常常混有各种复杂成分，所以很多信号剖析都是基于滤波器而停止的，因此数字滤波器占有极端重要的位置 .数字滤波器是具有一定传输选择特性的数字信号处置装置,其输入与输出均为数字信号,实质上是一个由有限精度算法实现的线性时不变团圆系统.它的基本任务原理是应用团圆系统特性对系统输入信号停止加工和变换,改动输入序列的频谱或信号波形,让有用频率的信号重量通过,抑制无用的信号重量输出.数字滤波器和模拟滤波器有着相同的滤波概念,依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置固有优点外,还有滤波精度高、稳定性好、灵敏性强等优点.FIR滤波器可以失掉严格的线性相位,但它的传递函数的极点固定在原点,只能通过改动零点位置来改动性能,为了到达高的选择性,必需用较高的阶数,关于同样的滤波器设计指标,FIR滤波器要求的阶数能够比IIR滤波器高5～10倍.由于FIR数字滤波器具有严格的相位特性，关于信号处置和数据传输是很重要的.目前FIR滤波器的设计办法主要有三种：窗函数法、频率抽样法和优化设计办法.我们本章主要介绍窗函数法、频率抽样法.3.1 窗函数法设计FIR滤波器窗函数设计法又称为傅里叶级数法.暗示要迫近的理想滤波器的频率响应，则由IDTFT可得出滤波器的单位脉冲响应为.然则我们所要设计的FIR滤波器，其h[k]是有限长的.为了能用FIR滤波器近似理想滤波器，需将理想滤波.当截断后的单位脉冲响应FIR滤波器.中，然后应用IDTFT0≦k≦M范围的值为FIR滤波器单位脉冲响应.积分平方误差定义为上式中的第一项和第三项与所设计出的滤波器参数是没有关系的，为了使上式中的第二项到达最小，可选择所以用上面的办法得出的滤波器是在积分平方误差最小意义下的最佳滤波器. GibbsFIR 滤波器的.随着滤波器阶数的增加，幅度函数在通带和阻带振荡的波纹数量也随之增加，波纹的宽度随之减小，然而通带和阻带最年夜波纹的幅度与滤波器的阶数M 无关.窗函数的主瓣宽度决议了N 增年夜，过渡带减小.下面介绍一些常常使用的窗函数，用N=M+1暗示窗函数的长度.（1）矩形窗用矩形窗设计的FIR 滤波器过渡带宽度近似为（2） Hanning 窗Hanning 由Hanning 窗的定义可知，Hanning 窗在其两个端点的值为零，这就使得在实际的应用中不能应用两个端点的数据.我们可将N+2点的Hanning 窗除去两个端点来定义长度为N 的Hanning 窗.修改后的长度为N 的Hanning 窗定义为在Matlab 信号处置工具箱中所采用的就是这种修改后的定义方式.（3） Hamming 窗对升余弦加以改良，可以失掉旁瓣更小的效果，窗形式为主瓣峰值的1%.（4） Blackman 窗为了更进一步抑制旁瓣，可再加上余弦的二次谐波重量，失掉Blackman 窗Blackman （5） Kaiser 窗此种窗是一种应用普遍的可调节窗，它可以通过改动窗函数的形状来控制窗函数旁瓣的年夜小，从而在设计中可用滤波器的衰减指标来确定窗函数的形状.长度为N 的Kaiser 窗定义为分歧的阻带衰减要求..可用幂级数暗示为关于任意的一个实变量x ，函数的值都是正的.在实际计算中，上式的求和一般取20项就能到达所需精度.Kaiser 窗在两端的衰减是逐渐加年夜的.3.2 频率抽样法设计线性相位FIR 滤波器频率抽样法是从频域动身，在频域直接设计，把给定的理想频率响应FIR 滤波器的频率响应.设所需滤波现要求设计一个M 阶的FIR 滤波器h[k]M+1个抽样点上，FIRh[k]需要通过设计来确定.如果M+1个方程是线性无关的，则可以通过求解M+1阶的线性方程来得出FIR 滤波器的h[k].一些特殊抽样办法，上述方程的解可以直接由IDFT 失掉.由于要求设计出的滤波器是实系数的线性相位FIR位滤波器的约束条件.I 型和IIIII 型和IVM+1为I 型（M 为偶数，h[k]偶对称）线性相位FIR 滤波器在M+1个抽样点值为上式标明I 型线性相位FIR.M+1点的IDFT 即可失掉I 型线性相位滤波器的h[k].II 型（M 为奇数，h[k]偶对称）线性相位FIR 滤波器在M+1个抽样点值为上式标明II 型线性相位FIR.III 型（M 为偶数，h[k]奇对称）线性相位FIR 滤波器在M+1个抽样点值为上式标明III 型滤波器线性相位FIR.IV 型（M 为奇数，h[k]奇对称）线性相位FIR 滤波器在M+1个抽样点值为上式标明IV 型线性相位FIR. z 平面单位圆上的N 个等距离点上抽样出频率响应值.在单位圆上可以有两种抽样方式，第一种是第一个抽样点在w=0处，第二种是第一个抽样点在w=pi/M 处，每种方式可分为M 为偶数与M 为奇数两种.为了提高迫近质量，使迫近误差更小，也就是减小在通带边缘由于抽样点的徒然变卦而引起的起伏变卦（这种起伏振荡使阻带内最小衰减变小，例如从衰减30dB 变小为衰减20dB ）.和窗口法的平滑截断一样，这里是使理想频率响应的不延续点的边缘加上一些过渡的抽样点（在这些点上抽样的最佳值由计算机算出），从而增加过渡带，减小频带边缘的突变，也就是减小了起伏振荡，增年夜了阻带最小衰减.这些抽样点上的取值分歧，效果也就分歧.如果精心设计过渡带的抽样值，就有能够使它的游泳频带的博文减小，从而设计出较好的滤波器.一般过渡带取一、二、三点抽样值即可失掉满意后果.在理想低通滤波器的设计中，若不增加过渡点，阻带和通带之间的衰减约为-21dB ，如果在通带和阻带之间增加一个采样点，阻带的最小衰减可以提高到-65dB ，如果增加两个采样点，阻带的最小衰减可以提高到-75dB ，如果增加3个采样点，阻带的最小衰减可以提高到-85dB至-95dB.频率抽样法的优点是可以在频域直接设计，而且适合于最优化设计；缺点是抽样频率只能等于2pi/M的整数倍或等于2pi/M的整数倍上加上pi/M，因而不能确保截止频率Wc的自由取值.要想实现自由选择频率，则必需增加抽样点数M，但这种计算量加年夜.第四章应用Matlab实现FIR滤波器设计在应用Matlab设计FIR滤波器时，辨别采用窗函数法、频率抽样法和优化设计办法去设计所需的滤波器.在设计的进程中，用设计的滤波器对加有噪声的语音信号或分歧频率叠加的正弦输入信号停止滤波，比照输入前后的图像，以此验证滤波器的性能.在顺序绘制的图像中，有滤波器的特性图、输入信号的时域频域图和输出信号的时域频域图.4.1 窗函数法的Matlab实现在窗函数法的Matlab实现中，顺序中常常使用的函数有fir1和kaiserord.顺序中fir1函数的用法：b=fir1(n,Wn,’ftype’,window)①n为滤波器的阶数②Wn为滤波器的截止频率，它是一个0到1的数.如果Wn是一个含有两个数的向量，则函数返回一个带通滤波器③ftype为滤波器的类型，ftype=’high’时，设计的是高通滤波器；ftype=’stop’时，设计的是带阻滤波器；没有此参数时，设计的是低通滤波器④window为指定的窗函数，矩形窗为boxcar(n)，汉宁窗为hanning(n)，海明窗为hamming(n)，布莱克曼窗为blackman(n)，凯撒窗为kaiser(n,beta)，没有此参数时，默认为hamming窗顺序中kaiserord函数的用法：[n,Wn,beta,ftype]=kaiserord(f,a,dev,Fs)①f是一个向量，为设计滤波器过渡带的起始点和完毕点②a是一个向量，指定频率段的幅度值②dev是一个向量，长度和a相同，为各个通带和阻带内容许的幅度最年夜误差④n为能够满足要求的滤波器的最小阶数⑤Wn为滤波器的截止频率⑥ftype为依据待设计滤波器的要求失掉的滤波器的类型高通滤波器是容许高频信号通过、但削弱（或增加）频率低于截止频率信号通过的滤波器.关于分歧滤波器而言,每个频率的信号的削弱水平分歧.它有时被称为低频剪切滤波器；在音频应用中也使用高音消除滤波器或许噪声滤波器.低通滤波器与高通滤波器特性恰恰相反.(1)应用窗函数法设计低通滤波器设计要求：①使用hamming窗，采样频率2000Hz③通带衰减小于等于0.1dB，阻带衰减年夜于等于50dB顺序拜会附录二中的1-（1）应用窗函数法设计低通滤波器从参考顺序及图4-1可以失掉所设计出滤波器的参数如下：①滤波器的采样频率为2000Hz，滤波器的阶数为266③通带衰减为0.019dB，阻带衰减为53dB比照设计要求与所设计出滤波器的参数可知，其各项参数均满足设计指标，所设计出的滤波器即为设计所要求的滤波器.从图4-2和图4-3的图像中可以看到：输入信号是由两个分歧频率的正弦信号叠加而成，信号频域图中位于滤波器通带内的频率重量保管了下来，位于滤波器阻带内的频率重量被滤除，滤波器的效果契合设计要求.（2）应用窗函数法设计带通滤波器设计要求：①使用Kaiser窗，采样频率8000Hz③顺序拜会附录二中的1-（2）应用窗函数法设计带通滤波器图4-4 窗函数法设计带通滤波器的增益响应从参考顺序及图4-4可以失掉所设计出滤波器的参数如下：①滤波器的采样频率为8000Hz，滤波器的阶数为90③比照设计要求与所设计出滤波器的参数可知，其各项参数均满足设计指标，所设计出的滤波器即为设计所要求的滤波器.图4-6 信号滤波后的时域图和频域图从图4-5和图4-6的图像中可以看到：输入信号是由四个分歧频率的正弦信号叠加而成，信号频域图中位于滤波器通带内的频率重量保管了下来，位于滤波器阻带内的频率重量被滤除，滤波器的效果契合设计要求.(3) 应用窗函数法设计多通带滤波器设计要求：①使用Kaiser窗，采样频率200Hz③顺序拜会附录二中的1-（3）应用窗函数法设计多通带滤波器图4-7 窗函数法设计多通带滤波器的增益响应从参考顺序及图4-7可以失掉所设计出滤波器的参数如下：①滤波器的采样频率为200Hz，滤波器的阶数为46③比照设计要求与所设计出滤波器的参数可知，其各项参数均满足设计指标，所设计出的滤波器即为设计所要求的滤波器.图4-9 信号滤波后的时域图和频域图从图4-8和图4-9的图像中可以看到：输入信号是由六个分歧频率的正弦信号叠加而成，信号频域图中位于滤波器通带内的频率重量保管了下来，位于滤波器阻带内的频率重量被滤除，滤波器的效果契合设计要求.4.2 频率抽样法的Matlab实现(1)应用频率抽样法设计低通滤波器②阻带衰减年夜于等于15dB顺序拜会附录二中的2-（1）应用频率抽样法设计低通滤波器图4-10 频率抽样法设计低通滤波器的增益响应从参考顺序及图4-7可以失掉所设计出滤波器的参数如下：①滤波器的阶数为63③阻带衰减为17dB比照设计要求与所设计出滤波器的参数可知，其各项参数均满足设计指标，所设计出的滤波器即为设计所要求的滤波器.。

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。

本科毕业设计论文题目基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计与仿真专业名称电子信息工程学生姓名指导教师毕业时间2012年6月毕业一、题目基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计与仿真二、指导思想和目的要求1. 指导思想：随着信息技术的迅猛发展，数字信号处理已成为一个极其重要的学科和技术领域，在通信、语音、图像、自动控制和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。

数字滤波器是数字信号处理的一个重要的技术分支。

利用它可以在形形色色的信号中提取所需要的信号，抑制不需要的干扰或噪声。

数字滤波器根据其单位冲激响应函数的时域特性分为两种：无限长冲激响应（IIR）滤波器和有限长冲激响应（FIR）滤波器。

IIR滤波器保留了模拟滤波器较好的幅度特性，设计简单有效，但这些特性是以牺牲相位特性为代价而获得的，然而现在许多数据传输、图像处理系统都越来越多的要求系统具有线性相位特性。

在这方面，FIR滤波器具有独特的优点，它可以保持严格的线性相位特性，因此越来越受到广泛的重视。

2. 目的要求：（1）介绍当今国内外关于MATLAB设计数字滤波器的设计及研究方向，熟练使用MATLAB软件并熟练运用MATLAB编程语言；（2）介绍数字滤波器的类型并着重研究FIR数字滤波器的主要设计方法：窗函数法，频率采样法，等波纹最佳逼近法。

根据不同方法的不同设计思路编出具体程序，并将其分别进行分析比较，利用Simulink进行仿真并验证；（3）经过仿真，将各种方法设计出的滤波器对指定波形滤波前后进行比较并得出有关结论。

三、进度和要求1. 3-5周查阅资料，确定方案，撰写开题报告。

2. 6-7周学习使用MATLAB软件，翻译英文资料。

3. 8-13周完成FIR数字滤波器的设计，并通过MATLAB进行仿真测试；4. 14-15周整理、完成毕业设计，并撰写论文；5. 15-16周准备及完成毕业设计答辩。

四、主要参考书及参考资料[1]高西全、丁玉美，数字信号处理。

本科毕业设计（论文）题目基于MATLAB的希尔伯特FIR滤波器设计_姓名专业电子科学与技术学号指导教师张庆辉郑州科技学院电气工程学院二○一四年五月目录摘要 (I)ABSTRACT (II)前言 (IV)1 设计的目的与意义 (1)2 Matlab概述 (3)2.1 MATLAB语言的发展 (3)2.2 MATLAB的主要功能 (3)2.3 matlab的程序结构 (4)3 希尔伯特变换的基本原理 (5)3.1希尔伯特变换的定义 (6)3.1.1 卷积积分 (6)相位 (6)3.1.2 23.1.3 解析信号的虚部 (7)3.2 希尔伯特变换的性质 (8)3.2.1 线性性质 (8)3.2.2 移位性质 (8)3.2.3 希尔伯特变换的希尔伯特变换 (8)3.2.4 逆希尔伯特变换 (8)3.2.5 奇偶特性 (9)3.2.6 能量守恒 (9)3.2.7 正交性质 (9)3.2.8 调制性质 (9)3.2.9 卷积性质 (10)4 Fir滤波器的基本原理及设计方法 (11)4.1 Fir滤波器的基本原理及其特点 (12)4.1.1 FIR数字滤波器的基本原理 (12)4.1.2 FIR滤波器的基本特点 (12)4.2 FIR数字滤波器的设计 (13)5 希尔伯特fir滤波器 (14)6 希尔伯特变换的应用 (18)6.1 希尔伯特变换在探地雷达数据处理中的应用 (18)6.1.1 公式 (18)6.1.2 算法 (19)6.2 数字I-Q下变频器 (20)6.2.1 希尔伯特变换 (21)6.2.2 基于希尔伯特变换的数字I-Q下变频器 (22)6.3 希尔伯特变换在解调中的应用 (22)6.3.1 希尔伯特变换 (22)6.3.2 在解调中的应用 (23)6.3.3 解调性能分析 (24)7 希尔伯特变换器的Matlab设计 (26)7.1 直接程序法 (26)7.2 利用FDATool工具设计法 (27)7.3 希尔伯特变换器的效果验证 (31)结论 (33)前景展望 (34)致谢 (35)参考文献 (36)附录 (37)基于MATLAB的希尔伯特FIR滤波器设计摘要在通信系统中，经常需要对一个信号进行正交分解,即分解为同相分量和正交分量，并能有效地提取复杂信号的瞬时参数——瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率。

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。

第一章：引言1.1选题的依据及意义几乎在所有的工程技术领域中都会涉及到信号的处理问题，其信号表现形式有电、磁、机械以及热、光、声等。

信号处理的目的一般是对信号进行分析、变换、综合、估值与识别等。

如何在较强的噪声背景下提取出真正的信号或信号的特征，并将其应用于工程实际是信号处理的首要任务。

数字信号处理中一个非常重要且应用普遍的技术就是数字滤波。

数字滤波器有FIR数字滤波器和IIR数字滤波器，IIR数字滤波器的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，因而保留了一些典型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滤波器必须另外加相位校正网络，使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。

而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，同时为了使FIR数字滤波器的设计更优化，因而研究FIR数字滤波器的优化设计具有重要的理论意义。

1.2 数字滤波器简介数字滤波在DSP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IRR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，所有的存储单元更少，所以既经济又高效。

数字滤波器精确度高，使用灵活，可靠性高，具有模拟设备没有的许多优点，已广泛地应用与各个科学技术领域，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，而采用数字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。