1-数字处理课程设计-滤波器部分

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课程设计-低通滤波器设计

课程设计-低通滤波器设计(总10页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除2010/2011学年第 2 学期学院：信息与通信工程学院专业：电子信息科学与技术学生姓名：学号：课程设计题目：低通滤波器设计起迄日期： 6 月 13 日～6月 24日课程设计地点：指导教师：系主任：下达任务书日期: 2011 年 6 月12 日课程设计任务书课程设计任务书目录1 设计目的及要 (5)1.1设计目的 (5)1.2设计内容和要求 (5)2 设计原理 (5)2.1 FIR滤波器 (5)2.2窗函数 (6)2.3矩形窗 (7)3 设计过程 (8)3.1 设计流程图 (8)3.2 产生原始信号并分析频谱 (8)3.3 使用矩形窗设计不同特性的数字滤波器 (10)3.4 信号滤波处理 (11)4 实验结果及分析 (12)5 课程设计心得体会 (12)6 参考文献 (13)附录： (14)低通滤波器的设计1 设计目的及要求1.1设计目的设计一种低通滤波器并对信号进行滤波。

低通滤波器的作用是滤去信号中的中频和高频成分，增强低频成分。

要求做到:1.了解MATLAB的信号处理技术；2.使用MATLAB设计低通滤波器，掌握其滤波处理技术；3.对滤波前和滤波后的波形进行时域和频域比较。

1.2设计内容和要求1.熟悉有关采样，频谱分析的理论知识，对信号作频谱分析；2.熟悉有关滤波器设计理论知识，选择合适的滤波器技术指标，设计低通滤波器对信号进行滤波，对比分析滤波前后信号的频谱；3.实现信号频谱分析和滤波等有关MATLAB函数；2设计原理本次课程设计，我们主要是基于矩形窗的FIR滤波器来设计一个低通滤波器。

2.1 FIR滤波器FIR滤波器即有限抽样响应因果系统，其单位抽样响应h(n)是有限长的；极点皆位于z=0处；结构上不存在输出到输入的反馈，是非递归型的。

其系统函数表示为：普通的FIR滤波器系统的差分方程为：式中：N为FIR滤波器的抽头数；x(n)为第n时刻的输入样本；h(i)为FIR滤波器第i级抽头系数。

数字滤波器的设计课程设计

数字滤波器的设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解数字滤波器的概念、分类和工作原理；2. 掌握数字滤波器的设计方法和步骤；3. 学会使用计算机辅助设计软件（如MATLAB）进行数字滤波器的设计与仿真。

技能目标：1. 能够分析给定信号的频率特性，并根据需求选择合适的数字滤波器类型；2. 能够运用所学的数字滤波器设计方法，独立完成简单数字滤波器的参数计算和结构设计；3. 能够利用计算机辅助设计软件，对所设计的数字滤波器进行性能分析和优化。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字信号处理技术的兴趣，激发其探索精神；2. 培养学生严谨的科学态度，强调理论与实践相结合；3. 培养学生团队协作意识，提高沟通与表达能力。

课程性质：本课程为电子信息工程及相关专业高年级的专业课程，旨在帮助学生掌握数字滤波器的基本原理和设计方法，培养实际工程应用能力。

学生特点：学生已具备一定的电子技术和信号处理基础知识，具有较强的学习能力和实践操作能力。

教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论教学与实际应用相结合，强化实践环节，提高学生的实际操作能力和工程素养。

通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际工程项目中，达到学以致用的目的。

同时，注重培养学生的团队协作能力和沟通表达能力，提升其综合素质。

二、教学内容1. 数字滤波器概述- 定义、作用和分类- 基本工作原理2. 数字滤波器设计方法- 理论基础：Z变换、傅里叶变换- 设计步骤：需求分析、类型选择、参数计算、结构设计3. 常见数字滤波器设计- 低通滤波器- 高通滤波器- 带通滤波器- 带阻滤波器4. 计算机辅助设计软件应用- MATLAB滤波器设计工具箱介绍- 使用MATLAB进行数字滤波器设计与仿真5. 数字滤波器性能分析- 频率特性分析- 幅频特性与相频特性- 群延迟特性6. 实践项目与案例分析- 设计实例：基于实际需求的数字滤波器设计- 性能分析：对设计结果进行性能评估与优化教学内容安排与进度：1. 数字滤波器概述（2课时）2. 数字滤波器设计方法（4课时）3. 常见数字滤波器设计（4课时）4. 计算机辅助设计软件应用（2课时）5. 数字滤波器性能分析（2课时）6. 实践项目与案例分析（4课时）教材关联章节：1. 数字滤波器概述：《数字信号处理》第一章2. 数字滤波器设计方法：《数字信号处理》第三章3. 常见数字滤波器设计：《数字信号处理》第四章4. 计算机辅助设计软件应用：《MATLAB数字信号处理》第二章5. 数字滤波器性能分析：《数字信号处理》第五章三、教学方法1. 讲授法：- 在数字滤波器概述、设计方法及性能分析等理论部分，采用讲授法进行教学，系统地传授相关知识；- 结合多媒体课件，以图文并茂的形式，生动形象地展示滤波器的工作原理和设计步骤。

《数字信号处理》课程中的数字滤波器实验设计

20211DOI：10.19392/ki.1671-7341.202102030《数字信号处理》课程中的数字滤波器实验设计王为天津师范大学电子与通信工程学院天津300387摘要:数字信号处理是电子信息、通信类专业核心课程，因其内容多、概念抽象、理论性强等特点，传统讲授式教学方法效果不理想，同时也无法突出该课程的应用性特色。

本文探索将数字信号处理中理论知识与实验设计相结合的教学方法，将理论知识讲解贯彻到实验设计过程，以无限冲激响应数字低通滤波器设计为例，通过对滤波器设计原理讲解、程序设计介绍以及实验仿真分析进一步加深理解理论知识以及相关知识如何应用，取得了较好的教学效果。

关键词：数字信号处理；数字滤波器；级联结构；实验教学;教学方法一、绪论作为电子信息、通信工程等相关专业重要的核心课程,《数字信号处理》课程具有内容多、概念抽象、理论性强、公式繁多等特点，并与《高等数学》《电路原理》《信号与系统》《通信原理》等课程知识联系紧密门⑷。

在实际教与学过程中，一方面教师大多数注重知识的理论性、逻辑性进行讲解,突出数字信号的频域变换方法和数字滤波器系统的理论设计方法介绍;另一方面学生对理论知识、数学公式等兴趣不足,或者理解上有困难,造成学习参与度不高，课程教学效果不理想。

同时《数字信号处理》课程知识具有很强的应用性，广泛应用于在实际生活、工程实践中，如关于信号的频谱分析与显示、数字信号的传输、运用数字滤波器系统进行信号处理等。

但在《数字信号处理》实验实践教学方面多采用仪器箱或者Matlab已有函数进行仿真，往往只能展示结果或现象，无法体现出《数字信号处理》课程中各种理论知识是如何具体应用的,学生无法将所学的数学理论知识和实验实践建立有效的联系,进一步降低了《数字信号处理》课程教学质量-5切#为了改善《数字信号处理》教学效果,提高教学质量，特别是提高学生学以致用的能力,本文将以无限冲激响应低通滤波器知识点的理论知识讲解和仿真实验程序设计为例,探索理论与实践相结合的《数字信号处理》教学方式。

数字信号处理课程设计

数字信号处理课程设计
一、概述
本次信号处理课程设计主要对常见的数字信号处理算法进行实现。

主要内容包括数字信号滤波器、傅立叶变换和数字信号检测算法。

通过实验，学生将学习主要处理手段；同时了解数字信号处理的基本原理和应用。

二、主要内容
（1）数字信号滤波器：实现简单的数字滤波器，同时计算滤波器的频率响应；
（2）傅立叶变换：实现常用的傅立叶变换，并利用变换后的信号图像进行频率分析；
（3）数字信号检测算法：实现基本的一阶和二阶差分算法，并利用此算法进行实时信号检测；
三、实验步骤
（1）准备实验材料：将数字信号的原始信号数据以文件的形式存储，使用MATLAB等软件进行处理；
（2）实现数字滤波器：实现一阶以及多阶低通、高通和带通滤波器，
并计算响应的频谱；
（3）实现傅立叶变换：实现Fourier变换后的信号图像处理，如二维DFT等；
（4）实现数字信号检测算法：实现一阶和二阶差分算法，并利用此算法进行实时信号检测；
（5）数字信号处理综合应用实验：针对实际的数字信号，分析信号的特征，并基于实验结果进行信号处理算法的比较。

四、实验结果
完成本次实验后，可以实现对不同数字信号的处理，掌握其中滤波器、傅立叶变换等数字信号处理理论，并掌握常规的算法，学会运用算法实现实际信号处理工程。

数字信号处理课程设计-等波纹数字FIR低通滤波器

设计题目：等波纹数字FIR低通滤波器2．对课程设计成果的要求〔包括图表（或实物）等硬件要求〕：滤波器的初始设计通过手工计算完成；在计算机辅助计算基础上分析滤波器结构对其性能指标的影响（至少选择两种以上合适的滤波器结构进行分析）；在计算机辅助计算基础上分析滤波器参数的字长对其性能指标的影响；以上各项要有理论分析和推导、原程序以及表示计算结果的图表；课程设计结束时提交设计说明书。

3．主要参考文献：[1]高息全丁美玉.《数字信号处理》[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008.8[2]陈怀琛.《数字信号处理教程——MATLAB释义与实现》[M].北京：电子工业出版社，2004.12[3]张德丰.《详解MATLAB数字信号处理》[M].北京：电子工业出版社，2010.6[4]飞思科技产品研发中心.《MATLAB7辅助信号处理技术与应用》[M].北京：电子工业出版社，2005.34．课程设计工作进度计划：序号起迄日期工作内容接到题目，搜集资料1 2016.12.26-2016.12.31整理资料，构思设计方案2 2016.12.31-2016.1.3手工计算进行滤波器的初步设计3 2016.1.3-2016.1.5完善初步设计，学习Matlab软件操作4 2016.1.5-2016.1.7通过Matlab软件分析设计内容，逐步落实课题目标5 2016.1.8-2016.1.9上交课程设计，并做细节修改并完成设计6 2016.1.10-2016.1.13主指导教师日期：年月日1.前言数字滤波器(digital filter)是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种装置，在通信、图像、语音、雷达等许多领域都有着十分广泛的应用。

在数字信号处理中，数字滤波占有极其重要的地位。

目前对数字滤波器的设计有多种方法。

其中Matlab软件已成为设计数字滤波器的强有力工具。

传统的数字滤波器设计过程复杂、计算工作量大、滤波特性调整困难，但利用Matlab信号处理工具箱可以快速有效地实现由软件组成的常规数字滤波器的设计、分析和仿真，极大地减轻了工作量，有利于滤波器设计的最优化。

课程设计滤波器方面

课程设计滤波器方面一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握滤波器的基本原理和应用方法。

具体包括：1.了解滤波器的基本概念、分类和特性；2.掌握理想滤波器的频率响应及其数学表达；3.理解实际滤波器的特点和应用场景。

4.学会使用滤波器对信号进行滤波处理；5.能够根据实际需求设计和调整滤波器的参数；6.具备分析滤波器性能和选择合适滤波器的能力。

情感态度价值观目标：1.培养学生对信号处理和滤波技术的兴趣和好奇心；2.使学生认识到滤波器在实际工程和科学研究中的重要性；3.培养学生严谨治学、勇于探索的科学态度。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.滤波器的基本概念和分类：介绍滤波器的定义、作用及其在不同领域的应用，分析各类滤波器的特点和区别。

2.理想滤波器的频率响应：详细讲解理想低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器的数学表达和性质。

3.实际滤波器的设计与实现：介绍实际滤波器的设计方法，包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等，并分析其应用场景。

4.滤波器的应用实例：讲解滤波器在信号处理、通信、图像处理等领域的具体应用，如噪声去除、信号提取、图像去噪等。

5.滤波器性能分析与选择：分析滤波器的性能指标，如阶数、截止频率、通带和阻带宽度等，引导学生学会根据实际需求选择合适的滤波器。

三、教学方法本课程采用多种教学方法相结合，以提高学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解滤波器的基本概念、原理和性质，使学生掌握滤波器的基础知识。

2.案例分析法：通过分析实际应用案例，使学生了解滤波器在工程和科学研究中的重要作用。

3.实验法：安排实验环节，让学生动手实践，调整滤波器参数，培养学生的实际操作能力。

4.讨论法：学生进行课堂讨论，分享学习心得和体会，提高学生的沟通和协作能力。

四、教学资源本课程所需的教学资源包括：1.教材：选用权威、实用的滤波器教材，为学生提供系统的学习资料。

2.参考书：推荐相关领域的经典著作和论文，拓宽学生的知识视野。

数字滤波器的课程设计

数字滤波器的课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解数字滤波器的概念、分类及基本原理；2. 掌握数字滤波器的数学描述和频率特性分析；3. 学会设计不同类型的数字滤波器，并了解其应用领域。

技能目标：1. 能够运用所学知识分析数字滤波器的性能，并进行合理选择；2. 掌握使用计算机辅助设计软件（如MATLAB）进行数字滤波器设计与仿真；3. 能够独立完成数字滤波器的搭建和调试，提高实践操作能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字信号处理领域的兴趣，激发学习热情；2. 增强学生的团队协作意识，培养沟通与交流能力；3. 提高学生的创新意识，培养解决实际问题的能力。

课程性质：本课程为电子信息类专业高年级的专业课程，旨在使学生掌握数字滤波器的基本原理、设计方法及其在实际应用中的使用。

学生特点：学生具备一定的模拟电子技术、数字电路和信号处理基础知识，具有一定的自学能力和实践操作能力。

教学要求：结合课程性质和学生特点，本课程要求学生通过理论学习和实践操作，将所学知识应用于实际问题，培养具备创新意识和实践能力的优秀人才。

通过分解课程目标，教师可针对性地进行教学设计和评估，确保学生达到预期学习成果。

二、教学内容1. 数字滤波器概述- 滤波器的作用与分类- 数字滤波器与模拟滤波器的区别2. 数字滤波器原理- 数字信号处理基础- 数字滤波器的数学描述- 数字滤波器的频率特性分析3. 数字滤波器设计方法- 窗函数设计法- 最小二乘设计法- 切比雪夫设计法- 模拟滤波器原型设计法4. 数字滤波器的实现与应用- 数字滤波器的FPGA实现- 数字滤波器的DSP实现- 数字滤波器在通信、语音处理等领域的应用5. 教学实践- 使用MATLAB软件进行数字滤波器设计与仿真- 实际搭建数字滤波器电路，进行调试与分析教材章节及内容安排：第一章：数字滤波器概述（1课时）第二章：数字滤波器原理（4课时）第三章：数字滤波器设计方法（6课时）第四章：数字滤波器的实现与应用（3课时）第五章：教学实践（4课时）进度安排：第一周：第一章、第二章第二周：第三章第三周：第四章、第五章教学内容遵循科学性和系统性原则，结合课程目标进行选择和组织。

数字信号课程设计(数字低通滤波器)

《数字信号处理》课程设计题目：任务10：设计数字低通滤波器2015年12月数字低通滤波器的设计目录1 低通、高通、带通、带阻滤波器的性能特点.......................................................................-2 -1.1低通滤波器的性能指标................................................................................................- 2 -1.2 高通滤波器的性能指标................................................................................................- 3 -1.3 带通滤波器的性能指标................................................................................................- 4 -1.4 带阻滤波器的性能指标................................................................................................- 5 -2 巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器的比较...........................................................................- 6 -2.1 从幅度特性比较............................................................................................................- 6 -2.2 从过渡带宽比较............................................................................................................- 6 -2.3 从阶次N比较 ...............................................................................................................- 6 -2.4 从滤波器对参数量化（变化）的灵敏性比较............................................................- 6 -2.5 从相应响应（群延时）比较........................................................................................- 6 -3 巴特沃斯滤波器和切比雪夫模拟低通滤波器的设计方法...................................................- 6 -3.1 Butterworth滤波器设计步骤........................................................................................- 6 -3.2 切比雪夫低通滤波器设计步骤....................................................................................- 7 -4 模拟低通滤波器转换为数字滤波器（低通、高通、带通、带阻）的设计流程 ...............- 8 -5 数字滤波器设计.......................................................................................................................- 9 -5.1 设计题目........................................................................................................................- 9 -5.2 设计原理........................................................................................................................- 9 -5.3 设计思路..................................................................................................................... - 10 -5.4 设计过程..................................................................................................................... - 11 -6 Matlab数字滤波器仿真实验................................................................................................ - 12 - 7调试分析................................................................................................................................ - 14 - 8 附录 ....................................................................................................................................... - 15 -1 低通、高通、带通、带阻滤波器的性能特点1.1低通滤波器的性能指标低通滤波器，是一种容许低于某一截至频率的信号分量通过，而对高于该截止频率以上的信号分量进行衰弱的电子滤波装置。

数字信号处理课设

数字信号处理及应用课程设计一、设计目的1、掌握数字滤波器的设计过程；2、了解IIR的原理和特性；3、熟悉设计IIR数字滤波器的原理和方法；4、学习II R滤波器的DSP实现原理；5、通过CCS的图形显示工具观察输入/输出信号波形以及频谱的变化。

二、设计内容用DSP汇编语言编程，实现IIR运算，对产生的合成信号，滤除信号中高频成分，观察滤波前后的波形变化。

三、设计原理（1）IIR滤波器的基本结构IIR滤波器广泛应用于数字信号处理中。

IIR滤波器差分方程的一般表达式为:式中x(n)为输入序列;y(n)为输出序列;和为滤波器系数.若所有系数等于0,则为FIR 滤波器.IIR滤波器具有无限长的单位脉冲响应,在结构上存在反馈回路,具有递归性,即IIR滤波器的输出不仅与输入有关,而且与过去的输出有关.将上式展开得出y(n)表达式为:在零初始条件下,对上式进行z变换,得到:设N=M,则传递函数为:上式可写成:该传输函数既有极点又有零点。

输出既依赖于输入又依赖于过去输出。

IIR所需计算比FIR少。

但是IIR具有稳定性问题。

对滤波系数的量化特别敏感。

上式具有N个零点和N个极点.若有极点位于单位圆外将导致系统不稳定.由于FIR滤波器所有的系数均为0,不存在极点,不会造成系数的不稳定.对于IIR滤波器,系统稳定的条件如下: 若|pi|<1,当n→时,h(n)→0,系统稳定;若|pi|>1,当n→时,h(n)→,系统不稳定.IIR滤波器具有多种形式,主要有:直接型(也称直接I型)、标准型(也称直接II型)、变换型、级联型和并联型.二阶IIR滤波器,又称为二阶基本节,分为直接型、标准型和变换型.对于一个二阶IIR滤波器,其输出可以写成:直接型(直接I型)根据上式可以得到直接二型IIR滤波器的结构图.如图1所示.共使用了4个延迟单元().图1 直接I型二阶IIR滤波器直接型二阶IIR滤波器还可以用图2的结构实现.图2 直接I型二阶IIR滤波器此时,延时变量变成了w(n).可以证明上图的结构仍满足二阶IIR滤波器输出方程.前向通道:反馈通道:将1.2式代入1.1式可得:标准型(直接II型)从图2可以看出,左右两组延迟单元可以重叠,从而得到标准二阶IIR滤波器的结构图,如图3所示.由于这种结构所使用的延迟单元最少(只有2个),得到了广泛地应用,因此称之为标准型IIR滤波器.图3 标准型二阶IIR滤波器（2）二阶IIR滤波器的DSP实现标准型二阶IIR滤波器的实现在二阶IIR滤波器结构中,标准型结构是最常见的滤波器结构,其结构如图4所示:图4 标准型二阶IIR滤波器由结构图可以写出反馈通道和前向通道的差分方程:反馈通道:前向通道:由以上两式对二阶IIR滤波器进行编程，其中乘法-累加运算可采用单操作数指令或双操作数指令,数据和系数可存放在DARAM中,如图5所示:直接型二阶IIR滤波器的实现二阶IIR滤波器可以用直接型结构来实现.在迭代运算中,先衰减后增益,系统的动态范围和鲁棒性要好些.直接型二阶IIR滤波器的结构如图6所示:图6 直接型二阶IIR滤波器直接型二阶IIR滤波器的脉冲传递函数为:差分方程为：为了实现直接型滤波,可在DARAM中开辟4个循环缓冲区,用来存放变量和系数,并采用循环缓冲区方式寻址.这4个循环缓冲区的结构如图7所示:四、源程序1、链接命令文件（.cmd文件）：-stack 0x0500-sysstack 0x0500-heap 0x1000-c-u _Reset-l rts55.libMEMORY{PAGE 0:RAM(RWIX): origin=0x000100, length=0x01ff00ROM(RIX): origin=0x020100, length=0x01ff00VECS(RIX): origin=0xffff00, length=0x000200PAGE 2:IOPORT(RWI):origin=0x000000, length=0x020000}SECTIONS{.text >ROM PAGE 0.data >ROM PAGE 0.bss>RAM PAGE 0.const>RAM PAGE 0.sysmem>RAM PAGE 0.stack >RAM PAGE 0.cio>RAM PAGE 0.sysstack>RAM PAGE 0.switch >RAM PAGE 0.cinit>RAM PAGE 0.pinit>RAM PAGE 0.vectors >VECS PAGE 0.ioport>IOPORT PAGE 2}2、C程序#include "math.h"#define signal_1_f 500#define signal_2_f 10000#define signal_sample_f 25000#define pi 3.1415926#define IIRNUMBER_L 2#define bufer_L 256int N_L=IIRNUMBER_L;intdata_in[bufer_L];int out[bufer_L] ;int x[IIRNUMBER_L+1];int y[IIRNUMBER_L+1];int k=0;intbufer=bufer_L;intfBn[IIRNUMBER_L]={0,0x634a};intfAn[IIRNUMBER_L]={0xe5c,0xe5c};externintiir(int *x,int *y,int *fAn,int *fBn,int N_L);externintinit(int *,int *,int);externintoutdata(int *,int,int);voidinputwave();void main(){intiirout;inputwave();init(x,y,N_L);while(1){x[0]=data_in[k];iirout=iir(x,y,fAn,fBn,N_L);outdata(out,iirout,bufer);k++;if(k>=bufer_L){k=0;}voidinputwave(){float wt1;float wt2;inti;for(i=0;i<=bufer_L;i++){wt1=2*pi*i*signal_1_f;wt1=wt1/signal_sample_f;wt2=2*pi*i*signal_2_f;wt2=wt2/signal_sample_f;data_in[i]=(cos(wt1)+cos(wt2))/2*32768;}}在CCS内编写以上程序通过加载运行等操作得到输入，输出的时域与频域波形图。

数字滤波器原理及实现步骤

数字滤波器原理及实现步骤数字滤波器是数字信号处理中常用的一种技术，用于去除信号中的噪声或对信号进行特定频率成分的提取。

数字滤波器可以分为FIR（有限脉冲响应）滤波器和IIR（无限脉冲响应）滤波器两种类型，在实际工程中应用广泛。

FIR滤波器原理FIR滤波器是一种线性时不变系统，其输出只取决于当前输入信号和滤波器的前几个输入输出。

FIR滤波器的输出是输入信号与系统的冲激响应序列的卷积运算结果。

其基本结构是在输入信号通过系数为h的各级延时单元后，经过加权求和得到输出信号。

对于FIR滤波器的理想频率响应可以通过频率采样响应的截断来实现，需要设计出一组滤波器系数使得在频域上能够实现所需的频率特性。

常见的设计方法包括窗函数法、频率采样法和最小均方误差法。

FIR滤波器实现步骤1.确定滤波器的类型和需求：首先需要确定滤波器的类型，如低通滤波器、高通滤波器或带通滤波器，并明确所需的频率响应。

2.选择设计方法：根据需求选择适合的设计方法，比如窗函数法适用于简单滤波器设计，而最小均方误差法适用于需要更高性能的滤波器。

3.设计滤波器系数：根据选定的设计方法计算出滤波器的系数，这些系数决定了滤波器的频率特性。

4.实现滤波器结构：根据滤波器系数设计滤波器的结构，包括各级延时单元和加权求和器等。

5.进行滤波器性能评估：通过模拟仿真或实际测试评估设计的滤波器性能，检查是否满足需求。

6.优化设计：根据评估结果对滤波器进行优化，可能需要调整系数或重新设计滤波器结构。

7.实际应用部署：将设计好的FIR滤波器应用到实际系统中，确保其能够有效去除噪声或提取目标信号。

FIR滤波器由于其稳定性和易于设计的特点，在许多数字信号处理应用中得到广泛应用，如音频处理、图像处理和通信系统等领域。

正确理解FIR滤波器的原理和实现步骤对工程师设计和应用数字滤波器至关重要。

数字信号处理课程设计

数字滤波器的设计与实现摘要：在现代通信系统中，由于信号中经常混有各种复杂成分，所以很多信号分析都是基于滤波器而进行的，而数字滤波器是通过数值运算实现滤波，具有处理精度高、稳定、灵活、不存在阻抗匹配问题，可以实现模拟滤波器无法实现的特殊滤波功能。

数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即无限长冲激响应(IIR)数字滤波器和有限长冲激响应(FIR)数字滤波器。

实现IIR 滤波器的阶次较低，所用的存储单元较少，效率高，精度高，而且能够保留一些模拟滤波器的优良特性，因此应用很广。

Matlab软件以矩阵运算为基础，把计算、可视化及程序设计有机融合到交互式工作环境中，并且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。

尤其是Matlab 中的信号处理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与工程应用。

本文首先介绍了数字滤波器的概念，分类以及设计要求。

接着利用MATLAB函数语言编程，用信号处理图形界面FDATool来设计滤波器以及Sptool界面设计的方法，并用FDATool模拟IIR数字滤波器处理信号。

重点设计Chebyshev I型和Chebyshev II型数字低通滤波器,并介绍最优化设计。

关键词：FIR；IIR;数字滤波器ABSTRACTAbstract:In modern communication systems, Because often mixed with various signal comple x components, So many signal analysis is based on filters, and the digital filter is realized thro ugh numerical computation, digital filters filter with high precision, stability and flexibility, d on't exist, can realize the impedance matching simulating the special filter cannot achieve filte r function. Digital filter according to its impulse response function and characteristics of the ti me can be divided into two kinds, namely the infinite impulse response (IIR) digital filter and finite impulse response (FIR digital filters). The order of realizing IIR filter is used, low and h igh efficiency less storage unit, high precision, and can keep some simulation characteristics o f filter, so it is widely used. Matlab software based on matrix computation, the calculation, visualization and program design of organic integration to interactive environment for digital filt er, and the research and application of provides an intuitive, efficient and convenient tool. Esp ecially in the Matlab signal processing to all areas of research toolbox personnel can easily for scientific research and engineering application. This paper introduces the concept of digital fi lter, classification and design requirements. Then using MATLAB language programming, wit h functions of signal processing FDATool graphical interface design of interface design and S ptool filter, and FDATool analog signal processing IIR digital filter. Key design Chebyshev ty pe I and II digital Chebyshev lowpass filter, and introduces optimization design. 【Keywords】 FIR ; IIR; Filter目录第1章引言........................................................ 错误！未定义书签。

课程设计滤波器设计

课程设计滤波器设计一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握滤波器设计的基本原理和方法，能够运用所学知识分析和解决实际问题。

具体目标如下：1.知识目标：（1）了解滤波器的基本概念、类型和应用；（2）掌握滤波器设计的数学原理和方法；（3）熟悉滤波器设计的软件工具和实际操作。

2.技能目标：（1）能够运用数学方法分析和设计各类滤波器；（2）能够运用滤波器设计软件进行实际操作；（3）能够根据实际需求选择合适的滤波器类型和参数。

3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的创新意识和团队协作精神；（2）培养学生对信号处理领域的兴趣和热情；（3）引导学生关注滤波器在实际生活中的应用，提高学生的社会责任感和使命感。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.滤波器的基本概念、类型和应用；2.滤波器设计的数学原理和方法；3.滤波器设计软件的工具和操作方法；4.滤波器在实际应用中的案例分析。

具体安排如下：第1课时：滤波器的基本概念、类型和应用；第2课时：滤波器设计的数学原理和方法；第3课时：滤波器设计软件的工具和操作方法；第4课时：滤波器在实际应用中的案例分析。

三、教学方法为了达到本节课的教学目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：用于讲解滤波器的基本概念、类型和应用，以及滤波器设计的数学原理和方法；2.案例分析法：通过分析实际应用案例，使学生更好地理解滤波器的设计方法和实际效果；3.实验法：引导学生运用滤波器设计软件进行实际操作，培养学生的动手能力和实际应用能力；4.讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，培养学生的创新意识和团队协作精神。

四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法，我们将准备以下教学资源：1.教材：《信号与系统》、《数字信号处理》等；2.参考书：相关滤波器设计的学术论文和书籍；3.多媒体资料：滤波器设计的相关视频教程和案例分析；4.实验设备：计算机、滤波器设计软件及其辅助设备。

五、教学评估本节课的评估方式将包括以下几个方面：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，评估学生的学习态度和积极性；2.作业：布置与课堂内容相关的作业，评估学生对知识点的掌握程度和应用能力；3.实验报告：评估学生在实验过程中的操作技能和对滤波器设计方法的理解；4.考试：期末考试中设置与滤波器设计相关的问题，全面评估学生的知识掌握和应用能力。

数字信号处理课程设计IIR.

吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院数字信号处理课程设计报告设计题目：IIR数字滤波器的设计专业班级：信工102学生姓名：丁航学号：10210211指导教师：杨佳吴贺君设计时间：2013.01.07－2013.01.11IIR 数字滤波器设计报告一、设计的作用、目的目的：课程设计是理论学习的延伸，是掌握所学知识的一种重要手段，对于贯彻理论联系实际、提高学习质量、塑造自身能力等于有特殊作用。

本次课程设计一方面通过MATLAB 仿真设计内容，使我们加深对理论知识的理解，同时增强其逻辑思维能力，另一方面对课堂所学理论知识作一个总结和补充。

作用：加深对脉冲响应不变法和双线性变换法设计IIR 滤波器数字滤波器基本方法的了解，熟悉这一设计的计算机编程。

观察用脉冲响应不变法和双线性变换法设计的数字滤波器和响应模拟滤波器的时域特性和频域特性，比较所涉及的数字滤波器和响应的模拟滤波器的频域特性，观察脉冲响应不变法设计中产生的频域混淆现象。

学会MATLAB 的使用，掌握运用MATLAB 设计IIR 低通滤波器。

熟悉Butterworth 滤波器、Chebyshev 滤波器和椭圆滤波器的频率特性。

二、设计任务及要求通过课程设计各环节的实践，应使学生达到如下要求：1.掌握双线性变换法及脉冲响应不变法设计IIR 数字滤波器以及窗函数法设计FIR 数字滤波器的原理、具体方法及计算机编程2.观察双线性变换法、脉冲响应不变法及窗函数法设计的滤波器的频域特性，了解各种方法的特点3.用MATLAB 画出三种方法设计数字滤波器的幅频特性曲线，记录带宽和衰减量，检查结果是否满足要求。

三、设计内容已知通带截止频率kHz f p 2.0=,通带最大衰减dB P 1=α,阻带截止频率kHz f s 3.0=，阻带最小衰减dB s 25=α，T=1ms ，按照以上技术要求，用脉冲响应不变法和双线性变换法设计巴特沃斯数字低通滤波器，并观察所设计数字滤波器的幅频特性曲线。

数字信号处理课程设计报告_4

目录一、课程设计的目的 (2)二、数字滤波器的设计步骤 (2)2.2、IIR数字滤波器与FIR数字滤波器的区别 (2)三、IIR数字滤波器 (3)3.1、IIR数字滤波器的特点 (3)3.1.2、IIR数字滤波器采用递归型结构 (3)3.1.3、借助成熟的模拟滤波器的成果 (3)3.1.4、需加相位校准网络 (3)3.2、用双线性法设计IIR数字滤波器 (3)3.3、巴特沃斯低通滤波器的设计 (4)3.4、巴特沃斯高通滤波器的设计 (5)3.4.1、巴特沃斯高通滤波器各参数图形 (5)3.4.2、巴特沃斯高通滤波器滤波效果图 (5)四、FIR数字滤波器 (5)4.1、FIR滤波器的特点 (5)4.2、窗函数法设计FIR数字滤波器 (6)五、程序实例源码 (8)六、问题分析 (12)七、心得体会 (13)八、参考文献 (13)一、课程设计的目的数字滤波是数字信号分析中最重要的组成部分之一，与模拟滤波相比，它具有精度和稳定性高、系统函数容易改变、灵活性强、便于大规模集成和可实现多维滤波等优点。

在信号的过滤、检测和参数的估计等方面，经典数字滤波器是使用最广泛的一种线性系统。

本次课程设计是通过对常用数字滤波器的设计和实现，掌握数字信号处理的工作原理及设计方法；熟悉用双线性变换法设计 IIR 数字滤波器和用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理与方法，掌握利用数字滤波器对信号进行滤波的方法，掌握数字滤波器的计算机仿真方法，并能够对设计结果加以分析。

二、数字滤波器的设计步骤2.1、不论是IIR滤波器还是FIR滤波器的设计都包括三个步骤：(1)按照实际任务的要求，确定滤波器的性能指标。

(2)用一个因果、稳定的离散线性时不变系统的系统函数去逼近这一性能指标。

根据不同的要求可以用IIR系统函数，也可以用FIR系统函数去逼近。

(3)利用有限精度算法实现系统函数，包括结构选择，字长选择等。

2.2、IIR数字滤波器与FIR数字滤波器的区别2.2.1、单位响应IIR数字滤波器单位响应为无限脉冲序列，而FIR数字滤波器单位响应为有限的；FIR滤波器，也就是“非递归滤波器”，没有引入反馈。

数字信号处理课程设计-巴特沃斯带阻滤波器的设计

郑州轻工业学院课程设计任务书题目模拟巴特沃斯带阻滤波器的设计专业、班级信息08-1 学号 200807070129 姓名秦伟伟主要内容、基本要求、主要参考资料等：1、主要内容1）设计巴特沃斯模拟低通原型滤波器；2）按频率变换设计巴特沃斯模拟带阻滤波器；3）对比模拟低通原型滤波器和模拟带阻滤波器并加以分析2、基本要求（1）编制MATLAB下的m文件实现主要内容。

（2）书写课程设计报告。

3、主要参考资料杨永双等编.数字信号处理实验指导书.郑州：郑州轻工业学院，2007 丁玉美等编著.数字信号处理第三版.西安电子科技大学出版社，2006 完成期限：指导教师签名：课程负责人签名：年月日第一章、理论简单介绍 (1)1、1 MATLAB概述 (1)1、2 滤波器设计 (2)1、3 基本定理 (4)第二章、设计目的、要求、指标 (5)2、1 设计目的 (5)2、2 设计要求 (5)2、3 设计指标 (6)第三章、程序代码和结果分析 (6)3、1 程序代码 (6)3、2结果与分析 (7)心得体会 (8)参考文献: (10)第一章、理论简单介绍1、1 MATLAB概述MATLAB 是一个可视化的计算程序，被广泛地应用在科学运算领域里。

它具有功能强大、使用简单等特点，内容包括：数值计算、符号计算、数据拟合、图形图像处理、系统模拟和仿真分析等功能。

此外，用Matlab 还可以进行动画设计、有限元分析等。

MATLAB系统包括五个主要部分：1）开发环境：这是一组帮助你使用MATLAB的函数和文件的工具和设备。

这些工具大部分是图形用户界面。

它包括MATLAB桌面和命令窗口，命令历史，和用于查看帮助的浏览器，工作空间，文件和查找路径。

2）MATLAB数学函数库：这里汇集了大量计算的算法，范围从初等函数如：求和，正弦，余弦和复数的算术运算，到复杂的高等函数如：矩阵求逆，矩阵特征值，贝塞尔(Bessel)函数和快速傅立叶变换等。

数字信号处理课程设计之带阻滤波器汇总

课程设计报告(2013-- 2014年度第一学期)名称: 数字信号处理题目：带阻FIR数字滤波器设计院系：动力系班级：测控11K2学号：学生姓名：指导教师：白康设计周数：一周成绩：日期：2014年01月13日《数字信号处理》课程设计任务书一、目的与要求能够运用本课程中学到的知识，设计基于窗口函数法的FIR 数字滤波器。

要求掌握数字信号处理的基本方法；FIR滤波器的设计步骤和方法；能够熟练采用C 语言或MATLAB语言进行计算机辅助设计和仿真验证设计内容的合理性。

二、主要内容1）掌握设计数字滤波器的基本步骤；2）重点掌握利用窗口函数法设计FIR数字滤波器的设计方法，不同窗函数对滤波器滤波性能的影响以及滤波器单位冲激响应长度对滤波器延时特性的影响；3）能够利用傅立叶变换在理论上分析滤波器的频率响应；4）掌握计算机C语言或MATLAB的编程技巧；三、进度计划序号设计(实验)内容完成时间备注1 熟悉利用窗口函数法设计FIR带2天阻滤波器的方法和步骤，针对具体题目进行设计2 编制程序2天3 调试，答辩1天四、设计（实验）成果要求设计报告五、考核方式答辩+平时表现学生姓名：指导教师：白康20014年1月13 日数字信号处理课程设计一、设计目的与要求能够运用本课程中学到的知识，设计基于窗口函数法的FIR 数字滤波器。

要求掌握数字信号处理的基本方法；FIR 滤波器的设计步骤和方法；能够熟练采用C 语言或MATLAB 语言进行计算机辅助设计和仿真验证设计内容的合理性。

二、正文 1．设计题目：采用窗口函数法设计一个带阻FIR 数字滤波器，要求设计的频率响应为⎪⎩⎪⎨⎧≤≤≤≤≤≤+≤≤-πωππωπωπωω5.03.0,05.0)(2.06.0,05.01)(05.01j j e H and e H 2．设计步骤（1）根据设计要求，确定FIR 滤波器的频率响应，包括截止频率、过渡带、阻带最小衰减：由设计题目可得知滤波器的通带0.6πωπ≤≤||通带宽度0.4π和0πω2.0||≤≤，通带宽度0.2π，过渡带πωπ3.0||2.0≤≤宽度0.1π和πωπ6.0||5.0≤≤，过渡带宽0.1π，阻带πωπ5.0||3.0≤≤宽度0.2π，阻带最小衰减为dB 2605.0lg 20=-）（。

数字信号处理课程设计

数字信号处理课程设计题目：用零极点累试法实现滤波器的设计院系：自动化与信息工程学院专业：通信工程班级: 通信092学号: 3090571064姓名: 王姣指导教师: 李建勋2012年6月25日－2012年6月29日设计任务用零极点累试法实现滤波器设计。

初步完成总体设计，搭好框架，设计各功能函数。

设计步骤：1)设计人机对话界面，确定控制参数的输入方法；2)根据给定指标，设计低通滤波器，编写相应程序；3)编写波形输出程序；4)用matlab中的FIR滤波器设计的相关函数进行检验。

要求：1)用结构化设计方法。

一个程序划分成若干模块，每一个模块的函数功能要划分好，总体设计应画出流程图；2)输入输出界面要友好；3)源程序书写要规范，加必要的注释；4)要提供通过Matlab函数进行检验的结果；5)程序一定要要能运行起来，宁可功能少一些。

课程设计的最后成果是提交一份实验报告，内容包括：1)程序的设计思想，包括功能描述，函数接口的确定；2)流程图；3)源程序代码（需打印）；4)matlab函数及测试方法和结果；5)小结。

一、原理1）滤波器的设计原理：输入信号)(t x 中的有用信号和无用信号各占不同的频带，当)(t x 通过一个线性系统)(t h (即滤波器)后可以将无用信号的成分滤去。

对于一个线性时不变系统，其时域的输入)(t x 和输出)(t y 的关系为：)()()(t h t x t y *= （1）对其进行傅里叶变换，则输入输出的频域关系为：)()()(ωωωj j j e H e X e Y = （2）设计的滤波器为低通滤波器时，则选用的系统函数)(ωj e H 的幅度频率响应满足：⎩⎨⎧≥<=cc j e H ωωωωω,0,1)( （3）2）利用系统的零极点分布分析系统的频率响应特性：滤波器的系统函数可以统一以Z 变换来表示为：∑∑=-=-==ni iiMi iizazb z X z Y z H 00)()()( （4）对(4)式进行因式分解，得到：∏∏=-=---=Nr rMr rzdz cAz H 1111)1()1()( （5）式中00a b A =，r c 是)(z H 的零点，r d 是其极点。

数字滤波器设计

目录摘要： (1)一：设计目的 (2)二：设计环境 (2)三：任务要求 (2)四：课程设计内容 (2)4.1 数字滤波器的简介 (2)4.2 数字滤波器的实现方法 (3)4.3 IIR数字滤波器的设计 (3)4.3.1 模拟低通滤波器设计 (4)4.3.2 用脉冲响应不变法设计IIR. 84.3.3用双线性变换法设计IIR. 94.4 基于DSP的数字滤波器总体硬件设计方案 (11)4.5 设计实现代码及结果图 (11)4.6 IIR滤波器原理图 (14)总结 (16)致谢 (17)参考文献 (18)数字滤波器设计摘要：随着数字化飞速发展，数字信号处理技术受到了人们的广泛关注，其理论及算法随着计算机技术和微电子技术的发展得到了飞速的发展，被广泛应用于语音图象处理、数字通信、谱分析、模式识别、自动控制等领域。

数字滤波器是数字信号处理中最重要的组成部分之一，几乎出现在所有的数字信号处理系统中。

数字滤波器是指完成信号滤波处理的功能，用有限精度算法实现的离散时间线性非时变系统，其输入是一组(由模拟信号取样和量化的)数字量，其输出是经过变换的另一组数字量。

相对于模拟滤波器，数字滤波器没有漂移，能够处理低频信号，频率响应特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以达到很高，容易集成等，这些优势决定了数字滤波器的应用越来越广泛。

同时DSP(数字信号处理器)的出现和FPGA 的迅速发展也促进了数字滤波器的发展，并为数字滤波器的硬件实现提供了更多的选择。

本次设计主要研究了数字滤波器的基本理论，主要工作如下：(1 )研究了数字滤波器的基本理论，以及数字滤波器的实现方法。

通过学习识字滤波器的结构、数字滤波器的设计理论，掌握了各种数字滤波器的原理和特性。

为实现数字滤波器奠定了理论基础。

(2) 研究分析了如何利用MATLAB仿真软件来设计出符合各种要求的数字滤波器。

并采用了相关的函数设计了几款常用的数字滤波器，并得到了滤波器的相关系数。