fir滤波器的设计学士学位论文

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fir数字滤波器论文设计优化论文

fir数字滤波器论文设计优化论文

fir数字滤波器论文设计优化论文摘要:通过对基于fir的数字滤波器设计原理的研究,进一步了解到有关数字滤波器的相关设计内容,尤其是从具体的基于fir的数字滤波器的实际实例中清楚地看到,采用VisualBasic6.0所设计出的fir数字滤波器的设计软件可以实现,且突破了以往的设计方案,从而更加有利于在设计基于fir的数字滤波器的过程中进行实时在线修正,进而完善整个内容的最终设计方案。

1 fir滤波器fir滤波器即有限长单位冲激相应滤波器,又称为非递归型滤波器,是数字信号处理系统中最基本的元件。

在fir滤波器的作用下,可以保证任意幅频特性的同时具备严格的现行相频特性,可见,通常情况下fir滤波器是一个较为稳定的系统。

从实践来看,fir滤波器在通信、图像处理等领域的应用十分广泛。

从数字滤波器的结构来看,可将其分为无线脉冲响应型与有限脉冲响应型。

其中,后者在设计的过程中,可以采用窗函数方法、频率采样法等策略对其进行设计,从相关的研究资料中来看,这些方法的整合应用都令数字滤波器的设计取得了实质性的进步。

(图1)2 基于fir的数字滤波器设计研究通常情况下,基于fir的数字滤波器的设计原理采用的是加窗函数方法。

由于基于fir的数字滤波器在性能、功耗等方面的优势十分明显,基于FPGA的信号处理模块已广泛应用于各种信号处理领域。

2.1 基于fir的数字滤波器的设计原理基于fir的数字滤波器在设计时,所选择参数的幅度是较为明确的,因此,在实际应用时,需要凭借一个可实现的传输函数去调整整个设计构造,这就需要在工程设计及应用中,多给出相对的参数指标数值,以此来保障数据计算的精准度。

另外,由于基于fir的数字滤波器的冲激响应仅仅能够延续一阵,时间较短,在研究的过程中,则通常会考虑基于fir的数字滤波器的此项特征来构造数字滤波器的模型。

(图2)2.2 浅析基于fir的数字滤波器的设计实例通过精确的设计,有限冲激相应滤波器在某一具体的频率范围内均能够为系统提供出较为准确的线性相位。

FIR滤波器的优化设计及应用

FIR滤波器的优化设计及应用

复旦大学硕士学位论文FIR滤波器的优化设计及应用姓名:周宇申请学位级别:硕士专业:电路与系统指导教师:孙承绶20030520摘要X88882s蒎豢现代邋信技术豹发鼹,FIR滤波器被广泛应用予许多工程领域,并且在数字信号处理系统中,对其要求日益提高,如面积、速度、功耗等各方厩。

因此,设计出住髓更优的FIR滤波嚣成为了露前研究静一个谍题。

本文主要研究了FIR滤波器的~些优化设计技术及硬件实现方法,褥如一静实用的FIR滤波器的通用优化设计方法。

用户只需在设计提供的图形界面上输入滤波器盼一些基本参数,鲡采样频率、通带纹波系数、阻带衰减、邋带频举s截业频率餐,裁可以褥列一组硬转安瑷最钱粒FIR滤波器系数,弱对生戏朝应豹VHDL文件。

本文考虑的优化技术主装包括两个方面,一是系数确定的算法优化;二是硬髂实理黪结构傀蘧。

在冀法伐健方溪,主簧包戆下嚣六释技术;CSD壤码、N积B均衡、乘积因子选择、加法器的提炼、加法器与延迟器位长的优化、量化误差的考虑;在结构优化方面,主要考虑进位滤波器的结构选择、保留避位加法器的竣诗、德号扩装位戆清除等技本。

文章最后利用前颟得到的FIR滤波器的通用设计方法,了分别针对FPGA与ASIC设计了一个实用的滤波器。

面向FPGA设计的,采用xinlinxISE综合,调穗xinlinxvce2000e痒,对嚣窝ASIC浚诗豹,采薅csmc06core为单元黪,经Synopsys的Designcomplier"1-具综合后仿真。

关键字:发送绥救滤波器,平方辍奈奎赣特滤波器,CS登编磋,邻域攘索策貉,切断误差,N、B均衡,藤积因子选择,加法器提炼,进谯保留加法,符号扩展消除AstractWiththedevelopmentofthedigitaltransmissiontechnology,FIRfiltersarewidelyusedinmanyengineeringfields,andinthesystemofdigitalsignalprocessing,therequestsofthemaremoreandmorestringent,suchassize,speed,cost.So,itisasubjectofstudytodesignoptimumFIRfiltersforsystemspresently.Thispapermostlypresentssomeoptimizedtechniquesandtherealiza.tionmethodsofhardware,andfindsoutapracticalwayoftheFIRfiltersdesignincommoncurrency.Whenthenecessaryfilterspecifications,suchaSsamplingrate,passbandripple,stopbandrippie,stopbandattenuation,passbandaRenuafion,passbandrateandstopbandratearegiven,andtheprogramwillfindasetofcoefficientswithminimalhardwaretoimplementandautomaticallygeneratetheaccordingVHDLsourceswithlinearphasetransposedirectforms.Theoptimizedtechniquesinthispaperconsistoftwofacets:0110isthealgorithmoptimizedforthecoefficientsofFIRfilters.Theotheristhestructureoptimizedforrealizationofhardware.Thefirstincludesixtechniques.theya托CanonicSignedDigitcode,NandBtradeoff,theselectofscaling,theextractionofadder,theadder/delaysize’optimization,theerrorconsiderationofquantization.Thesecondincludesthestructuralselectionoffilters,thedesignofcairysalveadderandtheeliminationofsignextensioneffect.Thelastofthispaper,IdesignanappliedFIRfilteraccordingtoFPGAandASICwiththewayofthispapergained,thefiltertoFPGAsynthesizedwithtargetlibraryofxinlinxvce2000e,thefiltertoasicsynthesizedwithtargetlibraryofcsmc06core.Additionally,thankstoInfineonTechnologyAGforitssupport.Keywords:Transmitterandreceiverfilters,Nyquistdigitalfilter,CanonicSignedDigitcode,localsearchstrategy,NandBtradeoff,theselectofsealing,theextractionofadder,truncationerror,carrysaveadder,signextensionelimination第一章引言第一章引言'。

fir数字滤波器的设计与实现

fir数字滤波器的设计与实现

FIR数字滤波器的设计与实现介绍在数字信号处理中,滤波器是一种常用的工具,用于改变信号的频率响应。

FIR (Finite Impulse Response)数字滤波器是一种非递归的滤波器,具有线性相位响应和有限脉冲响应。

本文将探讨FIR数字滤波器的设计与实现,包括滤波器的原理、设计方法和实际应用。

原理FIR数字滤波器通过对输入信号的加权平均来实现滤波效果。

其原理可以简单描述为以下步骤: 1. 输入信号经过一个延迟线组成的信号延迟器。

2. 延迟后的信号与一组权重系数进行相乘。

3. 将相乘的结果进行加和得到输出信号。

FIR滤波器的特点是通过改变权重系数来改变滤波器的频率响应。

不同的权重系数可以实现低通滤波、高通滤波、带通滤波等不同的滤波效果。

设计方法FIR滤波器的设计主要有以下几种方法:窗函数法窗函数法是一种常用简单而直观的设计方法。

该方法通过选择一个窗函数,并将其与理想滤波器的频率响应进行卷积,得到FIR滤波器的频率响应。

常用的窗函数包括矩形窗、汉宁窗、哈密顿窗等。

不同的窗函数具有不同的特性,在设计滤波器时需要根据要求来选择合适的窗函数。

频率抽样法频率抽样法是一种基于频率抽样定理的设计方法。

该方法首先将所需的频率响应通过插值得到一个连续的函数,然后对该函数进行逆傅里叶变换,得到离散的权重系数。

频率抽样法的优点是可以设计出具有较小幅频纹波的滤波器,但需要进行频率上和频率下的补偿处理。

最优化方法最优化方法是一种基于优化理论的设计方法。

该方法通过优化某个性能指标来得到最优的滤波器权重系数。

常用的最优化方法包括Least Mean Square(LMS)法、Least Square(LS)法、Parks-McClellan法等。

这些方法可以根据设计要求,如通带波纹、阻带衰减等来得到最优的滤波器设计。

实现与应用FIR数字滤波器的实现可以通过硬件和软件两种方式。

硬件实现在硬件实现中,可以利用专门的FPGA(Field-Programmable Gate Array)等数字集成电路来实现FIR滤波器。

基于MATLAB的FIR滤波器设计文献综述

基于MATLAB的FIR滤波器设计文献综述

基于MATLAB的FIR滤波器设计文献综述FIR(Finite Impulse Response)滤波器是一类常见的数字滤波器,具有线性相位特性和稳定性。

在信号处理领域中,FIR滤波器被广泛应用于滤波、陷波、均衡、信号分析等方面。

设计高性能的FIR滤波器一直是一个重要的研究方向。

本文对基于MATLAB的FIR滤波器设计的相关文献进行综述。

主要从以下几个方面进行讨论。

首先,介绍FIR滤波器的基本原理和设计方法。

FIR滤波器的基本原理是根据滤波器的输入序列和滤波器的系数来计算输出序列。

在MATLAB 中,可以使用firls、firpm、fir1等函数进行FIR滤波器的设计。

这些函数可以实现线性相位和零相位滤波器的设计,对于不同类型的滤波器(如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等)有不同的设计方法。

其次,综述基于MATLAB的FIR滤波器设计的相关研究文献。

以前的研究工作主要集中在设计滤波器的方法和算法上。

例如,有研究者提出了一种基于遗传算法的FIR滤波器设计方法,该方法通过遗传算法优化滤波器的系数,以实现更好的滤波效果。

还有研究者基于相关性分析提出了一种自适应切比雪夫滤波器的设计方法,该方法可以根据输入信号的特性自动调整滤波器的参数。

此外,介绍了基于MATLAB的FIR滤波器设计在实际应用中的一些研究成果。

FIR滤波器在语音信号处理、图像处理、生物医学工程等领域有着重要的应用。

以语音信号处理为例,有研究者使用MATLAB设计了一种自适应FIR滤波器,可以实现对语音信号中的噪声进行去除,提高语音信号的清晰度和信噪比。

在图像处理中,FIR滤波器可以用于图像锐化、边缘检测等操作,通过优化滤波器的系数,可以获得更好的图像处理效果。

最后,总结了目前基于MATLAB的FIR滤波器设计所面临的挑战和未来发展方向。

FIR滤波器的设计涉及到系数优化、计算复杂度、滤波特性等方面的问题。

目前研究者们正在探索各种优化算法和方法,以解决这些问题。

基于MATLAB的FIR带通数字滤波器设计毕业设计(论文)

基于MATLAB的FIR带通数字滤波器设计毕业设计(论文)

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。

FIR数字滤波器的设计与仿真研究毕业论文

FIR数字滤波器的设计与仿真研究毕业论文

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。

FIR滤波器的设计_毕业设计论文

FIR滤波器的设计_毕业设计论文

FIR滤波器的设计毕业设计论文毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名:日期:指导教师签名:日期:使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名:日期:学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名:日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日注意事项1.设计(论文)的内容包括:1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)2)原创性声明3)中文摘要(300字左右)、关键词4)外文摘要、关键词5)目次页(附件不统一编入)6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论7)参考文献8)致谢9)附录(对论文支持必要时)2.论文字数要求:理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。

FIR滤波器设计与实现-毕业设计

FIR滤波器设计与实现-毕业设计

FIR滤波器设计与实现-毕业设计实验二 FIR滤波器设计与实现班级:10通信成员:一、实验目的通过实验巩固FIR滤波器的认识和理解。

熟练掌握FIR低通滤波器的窗函数设计方法。

理解FIR的具体应用。

二、实验内容在通信、信息处理以及信号检测等应用领域广泛使用滤波器进行去噪和信号的增强。

FIR滤波器由于可实现线性相位特性以及固有的稳定特征而等到广泛应用,其典型的设计方法是窗函数设计法。

设计流程如下:(1)设定指标:截止频率fc,过渡带宽度△f,阻带衰减A。

(2)求理想低通滤波器(LPF)的时域响应hd(n)。

(3)选择窗函数w(n),确定窗长N。

(4)将hd(n)右移(N-1)/2点并加窗获取线性相位FIR滤波器的单位脉冲响应h(n)。

(5)求FIR的频域响应H(e),分析是否满足指标。

如不满足,转(3)重新选择,否则继续。

(6)求FIR的系统函数H(z)。

(7)依据差分方程由软件实现FIR滤波器或依据系统函数由硬件实现。

实验要求采用哈明窗设计一个FIR低通滤波器并由软件实现。

哈明窗函数如下:w(n) 0.54-0.46cos(),0≤n≤N-1;设采样频率为fs 10kHz。

实验中,窗长度N和截止频率fc应该都能调节。

具体实验内容如下:(1)设计FIR低通滤波器(FIR_LPF)(书面进行)。

(2)依据差分方程编程实现FIR低通滤波器。

(3)输入信号x(n) 3.0sin(0.16)+cos(0.8)到fc 2000Hz,N 65的FIR_LPF,求输出信号y(n),理论计算并画出0≤f≤fs范围输入信号x(n)和输出信号y(n)的幅度谱,标出峰值频率,观察滤波器的实际输出结果,分析其正确性。

(4)输入信号x(n) 1.5sin(0.2)-cos(0.4)+1.2sin(0.9)到fc 1100Hz,N 65的FIR_LPF,求输出信号y(n),理论计算并画出0≤f≤fs范围输入信号x (n)和输出信号y(n)的幅度谱,标出峰值频率,观察滤波器的实际输出结果,分析其正确性。

毕业设计(论文)-基于MATLAB的fir数字滤波器的设计

毕业设计(论文)-基于MATLAB的fir数字滤波器的设计

目录摘要----------------------------------------------------------------3 引言----------------------------------------------------------------3正文----------------------------------------------------------------4一、数字滤波器的设计---------------------------------------------------------------41.1 IIR数字滤波器设计------------------------------------61.1.1脉冲响应不变法-------------------------------61.1.2双线性变换法---------------------------------81.2 FIR数字滤波器设计-----------------------------------101.2.1窗函数法------------------------------------111.2.2频率取样法----------------------------------131.2.3最优化设计法--------------------------------14二、数字滤波器的MATLAB设计-------------------------------------152.1 FIR数字滤波器的窗函数法--------------------------152.2 FIR数字滤波器的频率采样法------------------------19 2.3 FIR数字滤波器的最优设计法----------------------23设计总结-----------------------------------------------------------27 参考文献-----------------------------------------------------------27摘要:数字滤波器是数字信号处理的重要环节,数字滤波器可分为IIR和FIR两大类。

基于FPGA的FIR滤波器的设计(毕业设计) 可用

基于FPGA的FIR滤波器的设计(毕业设计)    可用

目录摘要 (2)英文摘要 (3)1 引言 (3)1.1国内外研究现状 (4)1.2本论文的研究内容及主要工作 (6)2 FIR数字滤波器设计 (6)2.1数字滤波器基础 (6)2.1.1 数字滤波器简介 (6)2.1.2 FIR数字滤波器的结构 (7)2.2 FIR数字滤波器设计方法 (8)2.2.1 窗函数法 (8)2.2.2 频率采样法 (9)2.2.3 等波纹最佳逼近法 (11)2.2.4 三种设计方法的比较......................... 错误!未定义书签。

3 FPGA 设计优点以及分布式算法 (12)3.1 使用FPGA器件进行开发的优点 (13)3.2分布式算法 (14)3.2.1 分布式算法基础 (14)3.2.2 有符号的DA系统 (15)4 基于FPGA的FIR滤波器设计 (15)4.1基于M ATLAB的FIR数字低通滤波器抽头系数的提取 (16)4.1.1 滤波器的设计指标 (16)4.1.2 滤波器的具体设计方法 (16)4.1.3 参数提取与量化 (17)4.2FIR滤波器的FPGA实现 (19)4.2.1 模块划分 (19)4.2.2 FIR滤波器各模块的实现 (20)4.2.3 FIR滤波器的顶层设计 (30)4.3FIR滤波器的系统仿真验证 (32)4.4系统硬件 (36)4.4.1 系统框图 (36)4.4.2 部分芯片简介 (36)4.4.3 AD、DA电路原理图 (39)4.5测试波形及现场照片 (39)4.6数据误差分析 (40)结论 (41)参考文献 (41)附件 (42)基于FPGA的FIR滤波器的设计摘要:本文设计了一个基于FPGA的16阶FIR低通滤波器,使用分布式算法作为滤波器的硬件实现算法,并对其进行了详细的讨论。

针对分布式算法中LUT规模过大的缺点,采用多块查找表的方式减小硬件规模。

在设计中采用了自顶向下的层次化、模块化的设计思想,将整个滤波器划分为多个模块,利用VHDL语言的描述方法进行了各个功能模块的设计,最终完成了FIR数字滤波器的系统设计。

FIR数字滤波器的设计与仿真实现毕业论文

FIR数字滤波器的设计与仿真实现毕业论文

本科生毕业论文(设计)题目FIR数字滤波器的设计与仿真实现姓名专业年级、班级系、部(院)指导教师姓名专业技术职务2017年6月10日目录摘要 (1)英文摘要 (2)引言 (3)正文 (4)1 实验平台概述 (4)1.1MATLAB概述 (4)1.2基本工作窗口 (4)2 实验设计 (7)2.1FIR滤波器的概念 (7)2.2FIR滤波器特点 (7)2.3FIR滤波器的设计方法 (7)3实验结果与分析 (9)3.1窗函数的类型 (9)3.2产生混合信号 (15)3.3设计FIR数字低通滤波器 (17)3.4设计FIR数字高通滤波器 (19)结论 (22)参考文献 (23)综述 (25)致谢 (26)摘要本文主要对FIR(有限脉冲响应)数字滤波器的设计与仿真实现进行研究,所以如何设计出FIR数字滤波器是本篇论文研究的重点。

随着FIR滤波器在生活中的广泛应用,人们对滤波器的理论研究也愈加深入。

窗函数法和频率采样法是设计FIR数字滤波器的基本方法。

论文从基本概念、设计思想、设计步骤、改进措施等几方面来介绍这两种设计方法。

由于窗函数法简单方便、应用灵活、物理意义清晰、易于实现,所以在实际的生活和工程应用中,窗函数法是设计FIR滤波器最为常用的一种方法。

本论文就利用窗函数法的基本思想来设计FIR数字滤波器。

在FIR数字滤波器的仿真实验中,由于使用传统的数学计算方法来设计其输出非常的复杂,所以在本论文中就利用MATLAB工具箱编写程序来设计FIR数字滤波器。

让不同频率的信号通过所设计的滤波器,通过观察输入输出图形的变化,来验证所设计的滤波器是否能够达到滤除不同频率信号的作用。

关键词:FIR滤波器; Matlab;窗函数法;频率采样法AbstractIn this paper, we mainly study the design and simulation of FIR (finite impulse response) digital filter. So how to design FIR digital filter is the focus of this paper. With the wide application of FIR filters in life, people's research on the filter is also more in-depth. Window function method and frequency sampling method is the basic method of designing FIR digital filter. The paper introduces these two design methods from the aspects of basic concepts, design ideas, design steps and improvement measures. As the window function method is simple and convenient, the application is flexible, the physical meaning is clear and easy to implement, so in the actual life and engineering application, the window function method is the most commonly used method of designing FIR filter. In this paper, the basic idea of window function method is used to design FIR digital filter. In the FIR digital filter simulation experiment, because the use of traditional mathematical calculation method to design its output is very complex, so in this paper on the use of MATLAB toolbox to write procedures to design FIR digital filter. So that different frequencies of the signal through the design of the filter, by observing the input and output graphics changes, to verify whether the design of the filter can filter out the role of different frequency signals.Key words:FIR filter; Matlab; Window function method; Frequency sampling method引言生活中的信号形式是多种多样的,这些信号无时无刻不在影响或改变着我们的生活。

基于matlab的FIR滤波器设计毕业设计

基于matlab的FIR滤波器设计毕业设计

摘要基于matlab的FIR滤波器设计摘要本文分析了国内外数字滤波技术的应用现状与发展趋势,介绍了数字滤波器的基本结构,在分别讨论了IIR与FIR数字滤波器的设计方法的基础上,分析二者的优缺点并重点介绍了基于matlab的FIR(有限长冲激响应)数字滤波器的三种设计方法。

本文采用窗函数法,频率采样法和最优等波纹线性相位法,通过调用Matlab函数设计FIR数字滤波器,并绘制对应的幅频特性曲线。

最后,运用三种滤波器对噪声信号进行滤波处理,通过分析滤波前后信号频谱的变化,验证三种滤波器的效果。

关键词:数字滤波器,窗函数法,频率采样法,最优化设计法,幅频特性曲线,验证ABSTRACTABSTRACTThis paper analyzes the present situation of the application of digital filtering technology at home and abroad and the development trend, introduces the basic structure of the digital filter, respectively in IIR and FIR digital filter design method is discussed, on the basis of analysis the advantages and disadvantages of both and introduced based on the matlab the FIR (finite impulse response) digital filter of the three design methods. Window function method in this paper, the frequency sampling method and optimization design method, by calling Matlab function to design FIR digital filter, and draw the corresponding amplitude-frequency characteristic curve. In the end, using three kinds of filter to filter the noise signal, through the analysis of the change of signal spectrum before and after filtering, the validation of three kinds of filter effect.Key words: digital filter and window function method and frequency sampling method, the optimization design method, the amplitude-frequency characteristic curve, and validation.目录第1章引言 (1)1.1滤波器的概念 (1)1.2滤波器的发展过程 (1)1.3滤波器的分类 (2)1.4 数字滤波器的研究背景与意义 (3)1.5 数字滤波器的现实运用及发展趋势 (4)1.6 数字滤波器的简介 (6)1.6.1 IIR数字滤波器 (7)1.6.2 FIR数字滤波器 (7)1.6.3 IIR与FIR数字滤波器的优缺点 (10)第2章 FIR滤波器的设计 (11)2.1窗函数法设计FIR滤波器 (11)2.1.1 窗函数法的设计思路 (11)2.1.3 几种常用的窗口函数的讨论、比较 (13)2.2频率采样设计法FIR数字滤波器 (15)2.2.1 频率采样法的设计思路 (15)2.2.1 四中类型的线性相位FIR数字滤波器 (17)2.2.3 FIR数字滤波器的改进 (18)2.3 最优等波纹线性相位法设计FIR滤波器 (18)第3章 Matlab简介 (20)3.1 matlab产生的历史背景 (20)3.2 matlab的语言特点 (21)3.2 matlab的功能 (23)3.3 matlab的优势 (25)第4章利用matlab实现FIR滤波器设计 (27)4.1 窗函数法的matlab实现 (27)4.1.1 kaiserord及fir1函数介绍 (27)4.1.2 两种滤波器的窗函数设计 (28)4.2 频率采样法的Matlab实现 (32)4.2.1 fir2函数介绍 (32)4.2.2 两种滤波器的频率采样法设计 (32)4.3 最优等波纹线性相位FIR滤波器的Matlab实现 (35)4.3.1 Firpm函数介绍 (36)4.3.2 最优等波纹线性相位FIR低通滤波器 (37)第5章结论 (39)5.1 对本文工作的总结 (39)5.2 本文存在的问题 (40)5.3 对今后工作学习的展望 (40)参考文献 (41)致谢 (42)附录 (43)附录一:利用Kaiser窗设计低通滤波器的程序 (43)附录二:利用Hamming窗设计带通滤波器的程序 (44)附录三:采用II型线性相位,频率采样滤波器设计的低通滤波器 (46)附录四:频率采样滤波器设计的高通滤波器 (47)附录五:最优等波纹线性相位FIR低通滤波器 (48)外文资料原文 (50)译文 (56)第1章引言第1章引言1.1滤波器的概念滤波器是一种用来消除干扰杂讯的器件,将输入或输出经过过滤而得到纯净的交流电。

毕业设计(论文)fir数字滤波器的fpga实现

毕业设计(论文)fir数字滤波器的fpga实现

毕业设计(论文)题目: FIR滤波器的FPGA实现专业:班级:姓名:学号:指导教师:日期: 2011-5-28目录第1章绪论 (1)1.1背景和选题依据 (1)1.2国内外研究现状和发展动态 (2)1.3论文研究的目的和主要内容 (2)第2章 FIR的原理及技术 (3)2.1FIR滤波器的特点 (3)2.2FIR滤波器的基础 (3)滤波器的基本结构 4滤波器的设计 5第3章EDA技术和可编程逻辑器件 (6)3.1电子设计自动化EDA技术 (6)编程逻辑器件简介 (8)进行开发的优点 (8)设计的开发流程93.3硬件描述语言VHDL及数字系统设计方法 (10)语言VHDL简介 (10)语言VHDL设计数字系统 (10)第4章基于FPGA的FIR滤波器硬件实现 (11)4.1器件介绍和系统开发环境 (11)Ⅱ系列结构和特点 (11)开发工具简介 (14)4.2并行FIR数字滤波器简介 (15)并行结构的改进 (15)块的划分 (16)4.3串行FIR数字滤波器的硬件实现 (17)设计思想与实现 (17)块具体功能的设计实现 (17)滤波器串行方式实现的系统分析 (23)滤波器的扩展应用 (24)结 (24)第5章总结与展望 (24)参考文献 (25)英文翻译 (26)FIR数字滤波器的FPGA实现【摘要】:随着科技的发展,电子电路的设计正逐渐摆脱传统的设计模式,而采用FPGA来设计电子电路正成为设计的趋势。

这是因为采用FPGA设计电子电路不仅开发时间短,资金投入相对少,且可将电路板级产品集成为芯片级产品。

纵观可编程逻辑器件的发展史,FPGA在结构原理、集成规模、下载方式、逻辑设计手段等方面的每一次进步都为现代电子设计技术的革命与发展提供了不可或缺的强大动力。

在数字处理中,滤波占有重要的地位。

数字滤波在语音和图像处理、HDTV、模式识别、谱分析等应用中经常用到。

有一限长冲激响应(FIR)滤波器,由于FIR系统只有一零点、系统稳定,便于实现FFT算法、运算速度快、线性相位的特性和设计更为灵活等突出优点而在工程实际中获得广泛应用。

基于MATLAB的FIR滤波器设计 文献综述

基于MATLAB的FIR滤波器设计  文献综述

燕山大学本科毕业设计(论文)文献综述课题名称:学院(系):年级专业:学生姓名:指导教师:完成日期:一、课题国内外现状数字滤波有线性滤波和非线性滤波。

线性滤波是指卷积滤波,又分为频域滤波和时域滤波,在实域中根据滤波方式又分为递归滤波和递归滤波。

非线性滤波主要是指同态滤波,它是用取对数的方法将非线性问题线性化。

近些年,线性滤波方法,如Wiener滤波、Kalman滤波和自适应滤波得到了广泛的研究和应用。

同时一些非线性滤波方法,如小波滤波、同态滤波、中值滤波和形态滤波等都是现代信号处理的前沿课题,不但有重要的理论意义,而且有广阔的应用前景。

Wiener滤波是最早提出的一种滤波方法,当信号混有白噪声时,可以在最小均方误差条件下得到信号的最佳估计。

但是,由于求解Wiener-Hoff方程的复杂性,使得Wiener滤波实际应用起来很困难,不过Wiener 滤波在理论上的意义是非常重要的,利用Wiener滤波的纯一步预测,可以求解信号的模型参数,进而获得著名的Levinson算法。

Kalman滤波是20 世纪60 年代初提出的一种滤波方法。

与Wiener滤波相似,它同样可以在最小均方误差条件下给出信号的最佳估计。

所不同的是,这种滤波技术在时域中采用递推方式进行,因此速度快,便于实时处理,从而得到了广泛的应用。

Kalman滤波推广到二维,可以用于图象的去噪。

当假设Wiener滤波器的单位脉冲响应为有限长时,可以采用自适应滤波的方法得到滤波器的最佳响应。

由于它避开了求解Wiener-Hoff方程,为某些问题的解决带来了极大的方便阔。

小波滤波就是利用信号和噪声的目的。

同态滤波主要用于解决信号和噪声之间不是相加而是相乘关系时滤波问题。

另外,当信号和噪声之间为卷积关系的时候,在一定条件下可以利用同态滤波把信号有效地分离开来,由同态滤波理论引申出的复时谱也成为现代信号处理中极为重要的概念.Wiener滤波、Kalman滤波和自适应滤波都是线性滤波,线性滤波的最大缺点就是在消除噪声的同时,会造成信号边缘的模糊。

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FIR滤波器的设计【摘要】本文主要是对FIR的基本原理进行概述。

对直接型,级联型,第一类线性相位等结构图进行了分析。

采用了窗函数法,小波分析法,频率采样法,切比雪夫法来设计FIR数字滤波器。

分析了FIR DF 的特点之后,根据小波逼近方法利用多个小波函数来逼近理想滤波器的频率特性,很容易设计多通带的带通滤波器和多通带移相器。

采用MATLAB软件对FIR数字滤波器进行了仿真。

利用FPGA来实现FIR数字滤波器,对FIR数字滤波器的内部模块结构进行了仿真。

通过硬件描述语言给出了利用FPGA器件进行数字系统设计的设计流程以及模块仿真。

采用了TMS320C54芯片来实现,应用FIRS指令来进行编程。

【关键词】:FIR、MATLAB、TMS320C54、FPGA、【Abstract】This paper is FIR, the basic principles outlined.Direct type, Cascade, the first class of linear phase structure chart analysis. Using the window method, wavelet analysis, the frequency of sampling, Chebyshev method to design FIR digital filter. FIR DF analysis of the characteristics, According to wavelet approximation method using wavelet function over to approximate the ideal frequency of the filter characteristics, very easy to design a multi-band-pass filters and multi-band phase shifter.MATLAB software FIR digital filter for the simulation.FPGA to achieve FIR digital filter, the FIR digital filter module in the internal structure of the simulation. Through hardware description language is the use of FPGA devices for Digital System Design Process. TMS320C54 chip used to achieve application FIRs instructions for programming.【Keyword】FPGA、FIR、MATLAB、TMS320C54目录【摘要】 (I)【ABSTRACT】............................................................................................................................... I I 前言. (1)第1章滤波器的基本概念 (2)1.1滤波器的原理和分类 (2)1.1.1滤波器的实现步骤 (2)1.1.2采样定理 (2)1.2滤波器的技术指标 (3)1.3数字滤波器的系统特性 (3)1.3.1离散系统的实现 (3)1.3.2状态和张弛系统 (5)1.3.3因果性和可实现系统 (5)1.3.4稳定性 (5)1.3.5时不变性 (5)1.3.6线性和叠加性 (6)1.4滤波器的分类 (6)1.5数字滤波器设计的基本步骤 (6)第2章FIR数字滤波器的基本网络结构 (8)2.1FIR网络结构 (8)2.1.1直联型 (8)2.1.2级联性与线性相位结构 (8)2.1.3频率采样结构 (9)2.2频率采样结构有两个突出优点 (10)第3章FIR数字滤波器的设计 (11)3.1FIR滤波器设计 (11)3.1.1FIR数字滤波器的简介 (11)3.1.2FIR数字滤波器的传统设计方法 (11)3.1.3线性相位FIR数字滤波器的条件和特点 (11)3.1.4FIR数字滤波器设计原理分析 (12)3.2采用窗函数方法设计线性相位FIR滤波器的方法 (13)3.3小波分析法 (15)3.3.1的结构特征 (16)3.3.2小波分析 (16)3.3.3滤波器设计的小波方法 (17)3.4利用频率采样法设计FIR滤波器 (18)3.4.1用频率采样法设计滤波器的线性相位条件 (18)3.4.2逼近误差及改进措施 (18)3.5切比雪夫逼近法设计FIR滤波器 (19)3.5.1切比雪夫法最佳一致逼近准则 (19)3.5.2利用最佳一致逼近准则设计线性相位滤波器 (20)第4章MATLAB仿真 (22)4.1MATLAB的背景 (22)4.2MATLAB在FIR中的应用 (22)4.3FIR滤波器的MATLAB仿真实例 (23)第5章数字滤波器的实现 (27)5.1数字滤波的实现方法 (27)5.2FIR数字滤波器的C54实现 (28)5.2.1TMS320C5402简介 (28)5.2.2TMS320C5402编程 (28)5.2.3FIR滤波器在TMS320C5402中的实现 (29)5.3硬件描述语言(HDL) (31)5.3.1HDL设计方法 (31)5.3.2VHDL语言 (31)5.4采用FPGA的实现 (32)5.4.1研究思路及方法 (33)5.4.2 FPGA的设计流程 (35)5.5 FIR滤波器的模块划分 (36)5.5.1输入模块 (37)5.5.2乘累加模块 (37)5.5.3锁存模块 (38)5.5.4控制模块 (38)5.6总结与展望 (38)【致谢】 (39)参考文献 (40)附录1:电路仿真 (41)附录2:执行程序 (43)附录3:英文原文 (46)中文翻译 (57)前言模拟滤波器与数字滤波器的设计对工程,应用数学及计算机科学都是非常重要的。

对设计人员来说,滤波器是控制,信号处理和通信领域的重要组成部分。

在数字信号处理中,数字滤波是其基本处理方法之一,占有极其重要的地位。

数字信号发展过程中的另一个重大进展是数字滤波器按单位脉冲响应h(n)的长度分类可分有限脉冲响应(FIR)滤波器和无限脉冲响应(IIR)滤波器。

两者各有优缺点:IIR滤波器能以较低的阶次获得相同的幅度滤波性能,但一般为非线性相位;FIR滤波器单位脉冲响应是有限长的,系统必定稳定,且可以做成严格的线性相位,故在图像处理、数据传输等需要信道具有线性相位特性的场合应用广泛。

FIR滤波器的设计方法有窗函数法、频率抽样法等,两种方法分别从时域和频域为出发点来进行设计。

早在20世纪90年代中期,MATLAB就已成为国际公认的信号处理的标准软件和开发平台。

MATLAB是英文MATrix LABoratory(矩阵实验室)的缩写。

该软件包括:数值分析、矩阵计算、数字信号处理、建模和系统控制等应用程序。

MATLAB语言简洁、紧凑、使用方便,有丰富的运算符号和库函数,还具有结构化的控制语句和面向对象编程的特点,随着其版本的功能越来越强,从而被广泛用于仿真技术、自动控制和数字信号处理等领域。

随着微电子技术及计算机辅助设计(CAD)、辅助工程(CAE)的发展,特别是近二十年来,可编程ASIC——FPGA,CPLD、EPLD和硬件描述语言ABEL、VHDL的产生和发展,把电子系统设计与实现推向了一个全新的概念------电子系统设计自动化(ESDA)。

它可以采用自顶向下的设计方法,从系统行为级的数学模型描述与仿真论证系统的可行性及确定最佳方案:它可以采用自顶向下的递阶结构加强结构化,既易于设计调试,又便于对问题的查找和解决。

它可以采用原理图、硬件描述语言或状态机等多种方法输入,并可调用软件系统提供的丰富的库文件,生成数字电路并映射到可编程逻辑器件中,进行逻辑功能仿真及实现后的时延仿真,设计者只需根据仿真结果修改电路直到满足设计要求,从而可以编程ASIC的片上设计与调试替代了板级设计与调试。

所有这些都可以在计算机平台上通过支持系统设计实现的EDA软件在实验室里进行,极大地提高了产品的开发效率。

这不仅使复杂数字系统实现了系统设计自动化、系统生成单片化、系统设计与实现用户化,而且还把设计者从繁琐的工作中解脱出来,集中精力从事创造性的工作。

可编程逻辑器件是一种可以构成各种用途逻辑的通用芯片,它是实现专用集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)的半定制器件,它的出现和发展使电子系统设计师借助于CAD手段在实验室里就可以设计自己的ASIC器件。

特别是FPGA(Field Programmable Gate Array)的产生与发展,使其成为继微处理器、存储器之后的为电子数字系统设计而确定的又一种新的工业标准(即可以按标准产品目录在销售市场上购到)。

数字系统正朝向以微处理器、存储器、FPGA三种标准积木块构成的集成方向发展。

数字信号处理器(Digital Signal Processor)是一种适合对数字信号进行高速实时处理的专用处理器,其主要用来实时快速地实现各种数字信号处理算法。

在当今的数字化时代背景下,DSP已成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件。

第1章 滤波器的基本概念1.1滤波器的原理和分类1.1.1滤波器的实现步骤滤波器是用于根据给定的要求对信号频谱进行修改或整形。

通常,大多数的滤波器的功能是分离需要的信号与不需要的信号或噪声。

信号或噪声一般根据其在频带内的频率成分或信号的能量进行描述,滤波器的技术指标一般是指频域内的幅频响应,增益或衰减。

滤波器是指用来对输入信号进行滤波的硬件或软件。

如果滤波器的输入、输出都是离散信号,则该滤波器的冲击响应也必然是离散的,这样的滤波器定义为数字滤波器。

一个数字滤波器可以用一个系统函数表示如下:)()(1)(10z X z Y z a z b z H Nk k k M i i i=-=∑∑=-=- (1.1)数字滤波器的功能,就是把输入序列X(n)通过一定的运算变换成输出序列Y(n)。

一旦知道了对滤波器的要求,就可以确定滤波器的技术指标,设计是从技术指标开始的,滤波器实现的过程包括四个一般步骤:(1)函数逼近(2)电路实现(3)缺陷研究(4)产品实现函数逼近是产生满足理想技术指标的转移函数。

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