MATLAB数字滤波器设计研究

摘要：随着计算机技术与集成电路技术的迅速发展，数字滤波器在信号处理、通信与控制领域得到广泛应用。本文在对数字滤波器理论及传统设计方法的研究基础之上，基于Matlab 平台，对用经典设计方法和完全法设计 IIR 滤波器、用窗函数设计方法和最优设计方法设计 FIR 滤波器等多种数字滤波器设计方法进行了编程实现，并运用 FDAtool 和Simulink 工具箱进行仿真实验，通过对不同设计方法及实验结果的分析比较，得出滤波器的高效设计方法。55874
毕业论文关键词：数字滤波器，IIR，FIR，FDAtool，siumlink仿真
Abstract: With the development of computer technology and integrated circuit,digital filter is widely used in all kinds of fields.In particular,in signal processing,communication and control field.Based on the theory of digital filter and the traditional design method,this article mainly introduces the different process of the typical and complete design methods of IIR digital filter under MATLAB. In the FIR digital filter designs,it adopts window function designs and optimal designs etc.What's more,this paper introduces the concepts and usage of FDAtool and simulink.The procedure was simulated Under the simulink environment. Compared with different design methods and the analysis of the experimental results, it is proved that efficient methods of design of digital filter. Key words:digital filter，IIR，FIR，FDAtool，simulink simulation

1绪论.6

1.1数字滤波器的研究背景..6

2数字滤波器的主要概念介绍..6

2.1数字滤波器的表达与分类6

2.2数字滤波器的基本结构..7

2.3数字滤波器的设计原理概述.9

3IIR滤波器设计过程和主要方法介绍10

3.1MATLAB软件介绍10

3.2IIR数字滤波器的设计思路与步骤11

3.3IIR数字滤波器在MATLAB中设计过程13

4FIR滤波器设计过程及方法..18

4.1FIR滤波器的窗函数设计过程.18

4.2最优化设计FIR滤波器.22

5基于FDATOOL和SIMULINK的滤波器仿真..23

5.1FDATOOL和SIMULINK工具箱简介..23

5.2数字滤波器的仿真设计.25

总结28

参考文献.29

致谢30

附录..31

1 绪论 1.1 数字滤波器的研究背景在信息技术高速发展的今天，数字信号处理也迅速发展成为一门新兴学科。以不同的形式影响和渗透到我们的实际生产，生活中。数字信号处理，通俗的讲就是用数值运算的方法对一些离散的信号进行各种处理，把原始的信号变换成符合生产实践所需要的某种形式。比方说，对数字信号进行滤波来限制频带的宽度或滤除噪声的干扰，或将所需要的信号与其他信号进行分离；对信号进行频谱分析或者功率谱分析，进而对信号进行识别等等。在数字信号处理中，处于核心地位的就是数字滤波技术。不管是信号的获得、传送，还是在系统中对信号的处理和交换都离不开滤波技术，并且影响着信号的有效性和可靠性两个重要指标。所谓数字滤波器，是指输入和输出信号都是离散的，通过一定运算关系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器件。
将数字滤波器与模拟滤波器对比，发现数字滤波器具有的优点更突出，例如，处理的精度高、系统更加稳定、外观体积小、重量更轻、而且不要求阻抗匹配等。实际生活中的应用也是非常广泛，例如，话音处理，地震波的分析，图像处理，以及生物医学信号的处理等等。所以本文就是从数字滤波器的重要性，以及其众多的优点出发，进行相关研究。 2 数字滤波器的主要概念介绍 2.1 数字滤波器的表达与分类在研究中，通常把数字滤波器的系统函数表征含有零极点的形式，具体表达式为 H（z）=∑∑=−=−−NkkkMkkkz az b101=) () (z Xz Y (2-1) 由（2-1）可以得到输入输出序列的常系数线性差分方程 y(n)=∑∑ ==− + −NkMkk k k n x b k n y a10) ( ) ( (2-2) 由（2-2）能够知道，数字滤波器的作用就是把离散的输入信号通过一定的运算变成离散的输出信号。数字滤波器按实现的目的来分，能够分成：低通，高通，带阻，带通与全通滤波器。按照其实现的结构可以分为：递归型滤波器和非递归滤波器两种。按照单位冲激响应长度可以分为：无限长单位冲激响应滤波器（IIR 滤波器）和有限长单位冲激响应滤波器（FIR滤波器）。IIR滤波器，气单位冲级响应是无限长的，系统函数H（z）在有限Z平面有极点，式子（2-1）就可以表示为其系统函数。而FIR滤波器单位冲激响应是有限长的，其系统函数表达式为：H（z）=∑ =0) (nz n h 源'自:751-/论|文'网"]www.751com.cn MATLAB数字滤波器设计研究:http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_60239.html