基于MATLAB设计FIR滤波器

目录摘要............................................................................................................................................IAbstract...................................................................................................................................II第一章引言........................................................................................................................11.1课题背景.....................................................................................................................11.2课题研究的现状与前沿............................................................................................11.3本课题主要研究内容................................................................................................2第二章基本原理概念......................................................................................................32.1数字滤波器简介........................................................................................................32.2MATLAB简介...............................................................................................................42.2.1MATLAB系统的功能及特点..........................................................................42.2.2MATLAB的发展..............................................................................................4第三章FIR数字滤波器的原理与设计....................................................................63.1FIR数字滤波器的结构特点.....................................................................................63.2FIR的线性相位特性.................................................................................................73.3FIR数字滤波器设计的基本步骤.............................................................................73.4FIR数字滤波器的设计方法.....................................................................................83.4.1频率取样法....................................................................................................83.4.2FIR滤波器的最优化方法.............................................................................93.4.3窗函数法......................................................................................................123.3.4三种设计方法的比较..................................................................................12第四章窗函数设计........................................................................................................134.1窗函数设计法的基本原理....................................................................................134.1.1窗函数的理论根据......................................................................................134.1.2常用窗函数..................................................................................................144.1.3MATLAB方法.................................................................................................164.2窗函数设计法的步骤..............................................................................................17第五章利用窗函数设计给定参数的FIR滤波器................................................19第六章结论分析.............................................................................................................22参考文献........................................................................................................................24致谢......................................................................................................错误!未定义书签。附录程序清单.............................................................................................................25I基于MATLAB的窗函数法设计FIR滤波器摘要：数字滤波是数字信号处理中一个非常重要且应用普遍的技术。FIR数字滤波器因其严格的线性相位等优点得到了广泛应用。MATLAB是国际控制界的标准计算软件。本文根据FIR数字滤波器设计的基本原理，介绍了窗函数，分析了数字滤波器的设计方法，对基于窗函数设计的FIR滤波器的特性进行了分析。分别采用Hanning窗、Hamming窗、Blackman窗和Kaiser窗，利用MATLAB语言设计数字FIR低通滤波器并给出了实验结果,达到了性能指标要求，引入了MATLAB工具软件进行设计。关键词：FIR滤波器，低通，MATLAB，窗函数IIWINDOWFUNCTIONDESIGNOFDIGITALFIRFILTERBASEDONMATLABAbstract：Digitalfilterisaveryimportanttechnologywithgeneralapplicationindigitalsignalprocessing,andFIRfilteriswidelyusedbecauseofit'sstrictlinear-phase.MATLABisastandardcomputationalsoftwareintheinternationalcontrolfield.AccordingtothebasicprincipleofFIRfilter,thispaperanalysedthedesignmethodsofdigitalfilterandintroducedwindowfunction,thecharacteristicsofFIRfilterbasedonthedesignofwindowfunctionarealsoanalysed.FIRlowpassdigitalfilterisdesignedbyusingMATLABlanguageandHanningwindow,Hammingwindow,BlackmanwindowandKaiserwindowrespectively,andtheexperimentalresultsaregiveninthisarticle,theymeetthedemandsofthefilterperformance.MATLABtoolsoftwareisalsointroducedindesign.Keywords：FIRfilter,lowpass,MATLAB,windowfunction1第一章引言1.1课题背景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。数字滤波技术可以在放大信号的同时去除噪声和干扰，而在模拟信号中信号和噪声同时被放大，数字信号还可以不带误差地被存储和恢复、发送和接收、处理和操纵。许多复杂的系统可以用高精度、大信噪比和可重构的数字技术来实现。目前，数字信号处理已经发展成为一项成熟的技术，并且在许多应用领域逐步代替了传统的模拟信号处理系统，如通讯、系统控制、电力系统、故障检测、语音、图像、自动化仪器、航空航天、铁路、生物医学工程、雷达、声纳、遥感遥测等。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。所谓数字滤波，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的频率成分的相对比例或滤除某些频率成分，达到提取和加强信号中的有用成份，消弱无用的干扰成份的目的。数字滤波作为数字信号处理的重要组成部分有着十分广泛的应用前景，可作为应用系统对信号的前置处理。数字滤波器，在数字信号处理中有着广泛的应用，因此，无论是在理论研究上还是在如通讯、HDTV(高清晰度电视)、雷达、图象处理、数字音频等实际应用上都有着美好的技术前景和巨大的实用价值。1.2