FIR数字滤波器设计论文

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。

3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订教研室（或答辩小组）及教学系意见目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1设计的作用、目的 (2)1.2设计任务及要求 (2)1.3设计内容 (2)第2章FIR数字低通波器的原理 (4)2.1数字低通滤波器的设计原理 (4)2.1.1数字低通滤波器的介绍 (4)2.1.2数字低通滤波器的分类 (5)2.1.3 FIR滤波器的时域约束条件 (7)2.2采用方法的原理 (8)2.2.1窗函数设计法 (8)2.2.2 FIR数字滤波器的特点 (10)第3章FIR数字滤波器仿真分析 (11)3.1设计步骤 (11)3.2程序流程图 (13)3.3MATLAB编程及幅频特性曲线 (13)3.3.1MATLAB语言编程 (13)3.3.2幅频特性曲线 (15)3.4优缺点 (18)3.4.1数字滤波器的优点 (18)3.4.2不同窗函数优缺点分析 (18)总结 (20)致谢 (22)参考文献 (23)吉林建筑大学电气与计算机学院数字信号处理课程设计报告设计题目：FIR数字滤波器设计专业班级：信工131学生姓名：满学号：201311069指导教师：李红杨佳设计时间：2016.1.18－2016.1.22摘要当今，数字信号处理技术正突飞猛进，它不但自成一门学科，更是以不同形式影响和渗透到其他学科：它与国民经济息息相关，与国防建设紧密相连；它影响着也改变着我们的生产、生活方式，因此受到人们普遍的关注。

随着信息时代的到来，数字信号处理已经成为当今一门及其重要的学科和技术并且在通信、语音、图像、自动控制等众多领域得到了广泛的应用，在数字信号处理中，数字滤波器占有及其重要的地位，它具有精度高，可靠性好、灵活性大等特点，现代数字滤波器可以用软件和硬件两种方式来实现，软件方式实现的优点是可以通过滤波器参数的改变去调整滤波器的性能。

MATLAB是一种面向科学和工程计算的语言，它集数值分析，矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，具有编程效率高、调试手段丰富、扩充能力强等特点，MATLAB的信号处理工具箱具有强大的函数功能，它不仅可以用来设计数字滤波器，还可以使设计达到最优化，是数字滤波器设计的强有力工具。

数字滤波技术是数字信号分析、处理技术的重要分支。

无论是信号的获取、传输，还是信号的处理和交换都离不开滤波技术，它对信号安全可靠和有效灵活地传输是至关重要的。

在所有的电子系统中，使用最多技术最复杂的要算数字滤波器了。

数字滤波器的优劣直接决定产品的优劣。

简述了数字滤波器中的有限长单位冲激响应(FIR) 滤波器的原理,对FIR滤波器的窗函数设计方法进行了研究。

窗函数法在FIR 器的设计中有着广泛的应用。

介绍了一种基于等波纹切比雪夫逼近准则的FIR 数字滤波器的设计方法，通过MATLAB 的仿真实现。

传统的数字滤波器设计方法繁琐且结果不直观，本文利用MATLAB具有强大的科学计算和图形显示这一优点，与窗函数法设计理论相结合共同设计FIR数字滤波器，不但使设计结果更加直观，而且提高了滤波器的设计精度，从而更好地达到预期效果。

关键字：FIR滤波器；窗函数；MATLAB第1章绪论数字化是控制系统的重要发展方向，而数字信号处理已在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天等领域广泛应用。

数字信号处理方法通常涉及变换、滤波、频谱分析、编码解码等处理。

数字滤波是重要环节，它能满足滤波器对幅度和相位特性的严格要求，克服模拟滤波器所无法解决的电压和温度漂移以及噪声等问题。

而有限冲激响应FIR滤波器在设计任意幅频特性的同时能够保证严格的线性相位特性。

利用FPGA可以重复配置高精度的FIR滤波器，使用描述语言改变滤波器的系数和阶数，并能实现大量的卷积运算算法。

并且结合MATLAB工具软件的辅助设计，使得FIR滤波器具有快速、灵活、适用性强，硬件资源耗费少等特点。

数字化、智能化和网络化是当代信息技术发展的三大趋势。

实际生活中遇到的信号多种多样，例如广播信号、电视信号、雷达信号、通信信号、控制信号、气象信号、地震勘探信号、导航信号、射电天文信号、生物医学信号、机械振动信号、遥感遥测信号，等等。

上述这些信号大部分是模拟信号，剩下的小部分部分是数字信号。

模拟信号是自变量的连续函数，自变量可以是一维的，也可以是二维或多维的。

大多数情况下一维模拟信号的自变量是时间，经过时间上的离散化（采样）和幅度上的离散化（量化），这类模拟信号便成为一维数字信号，而数字化是智能化和网络化的基础。

因此，数字信号实际上是用数字序列表示的信号，语音信号经采样和量化后，得到的数字信号是一个一维离散时间序列；而图像信号经采样和量化后，得到的数字信号是一个二维离散空间序列。

数字信号处理，就是用数值计算的方法对数字序列进行各种处理，把信号变换成符合需要的某种形式。

例如，对数字信号经行滤波以限制他的频带或滤除噪音和干扰，或将他们与其他信号进行分离；对信号进行频谱分析或功率谱分析以了解信号的频谱组成，进而对信号进行识别；对信号进行某种变换，使之更适合于传输，存储和应用；对信号进行编码以达到数据压缩的目的，等等。

MATLAB软件是由美国Math Works公司推出的用于数值计算和图形处理的科学计算系统环境。

MATLAB新的版本集中了日常数学处理中的各种功能，包括高效的数值计算、矩阵运算、信号处理和图形生成等功能。

在MATLAB环境下用户可以集成的进行程序设计、数值计算、图形绘制、输入输出、文件管理等各项操作。

MATLAB提供了一个人机交互的数学系统环境，该系统的基本数据结构是矩阵，在生成矩陈对象时，不要求作明确的维数说明。

与利用c语言或FORTRAN语言作数值计算的程序设计相比，利用MATLAB可以节省大量的编程时间。

在工程技术界，MATLAB被用来解决一些实际课题和数学模型问题。

典型的应用包括数值计算、算法预设计与验证，以及一些特殊的短阵计算应用，如自动控制理论、统计、数字信号处理时间序列分拆等。

1.1设计的作用、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。

也是对自己理论知识的一次检验，帮助我们更好去理解，去学习。

通过MATLAB对不同窗函数的仿真，更加深刻的了解到，同样的FIR数字低通滤波器的技术指标，用不同的窗函数所设计出来有什么不同，并且用哪种窗函数设计出来的FIR数字低通滤波器比较好，可以从仿真中比较出来。

数字信号处理一般是对信号进行分析、变换、综合、估值与识别等，并将其应用于工程实际，其中最重要且应用最广泛的就是数字滤波器，对贯彻理论联系实际、提高学习质量、塑造自身能力等于有特殊作用。

训练和培养学生查阅资料，搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集的能力，迅速准确的进行工程计算的能力，计算机应用能力。

通过课程设计把自己在大学中所学的知识应用到实践当中；深入了解利用MATLAB设计FIR数字滤波器的基本方法；在课程设计的过程中掌握程序编译及软件设计的基本方法；提高自己对于新知识的学习能力及进行实际操作的能力力锻炼自己通过网络及各种资料解决实际问题的能力。

1.2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。

1.3设计内容用MATLAB来仿真设计所需要的FIR数字低通滤波器，根据所给出的FIR 数字低通滤波器技术指标，并选择适当的窗函数，以及利用合适的MATLAB工具函数，利用MATLAB 中的FDATOOI 工具箱对 FIR 数字滤波器进行系统建模并算，相应的滤波器系数。