基于matlab的数字滤波器的设计与仿真开题报告.pdf
实验报告基于MATLAB的数字滤波器设计
实验7\8基于MATLAB勺数字滤波器设计实验目的：加深对数字滤波器的常用指标和设计过程的理解。
实验原理：低通滤波器的常用指标：1 一6P 兰G(e^) ≤ 1 + 6P , for 国≤ ωPG(J") ≤ 6s, for 国s ≤ ⑷≤ ∏通带边缘频率：'P ,阻带边缘频率：'s，通带起伏：J P，通带峰值起伏：C(P= —20 IOg io (^-OP )【d B 】阻带起伏.冠SPaSSband StOPbandTran Siti onband Fig 7.1 TyPiCaI magn itude SPeCifiCati On for a digital LPF:S = -20 log ιo(r)[dB 】O数字滤波器有IIR和FlR两种类型，它们的特点和设计方法不同。
在MATLAB^,可以用［b , a］=butter ( N,Wr)等函数辅助设计IIR数字滤波器，也可以用b=fir1(N,Wn, 'type ')等函数辅助设计FIR数字滤波器。
实验内容：利用MATLAB编程设计一个数字带通滤波器，指标要求如下：通带边缘频率：∙∙P1=0.45^,∙∙ P2=0∙65 二，通带峰值起伏：［dB】O阻带边缘频率：'s10.3…,'s2 0.75…，最小阻带衰减：-S 4°[dB] O分别用IIR和FlR两种数字滤波器类型进行设计。
实验要求：给出IIR数字滤波器参数和FIR数字滤波器的冲激响应，绘出它们的幅度和相位频响曲线，讨论它们各自的实现形式和特点。
实验内容：IRR代码：wp=[0.45*pi,0.65*pi];ws=[0.3*pi,0.75*pi];Ap=1;A S=40;[N,Wc]=buttord(wp∕pi,ws∕pi,Ap,As);[b,a]=butter(N,Wc)%[b,a] = butter( n, Wn,'ftype')最小阻带衰减:I -W llrreqz(b-a=SUbP-Of(211=FnagHabS(H)-P-Of(WHLmag)-x ωb e 一(->5(W))y ωb e一(-≡M 一 HamW)口≡e (--R 一 HamW)一) grid On-SUbPOf(212=PhaSeHang-e(H=P -OfWPLPhaSe=x ωb e 一(->5(W))y ωb e -(- W⅛) ≡e (-一R盘a ≡m sB )≡-x ⅛x -幅度IHaOMI≡相拉SS 5 CUS S S 0⅛口 g >酉tt 2 =R ⅛⅛⅛J ≡B ⅛O S F NJ £Q 4S S U7 CJCD S >⅛⅛≡F-RV VWPl HO∙4*prWP2H0∙6*prV V WSl H 0∙3*prws2 H0∙7*prVV =Γl w i d f h Hmin((wprwsu(ws2lwp2))>> tr_width =0.3142>> M = ceil(6.2*pi/tr_width) + 1>> M = 63>> n=[0:1:M-1];>> wc1 = (ws1+wp1)/2; wc2 = (wp2+ws2)/2; >> wc=[wc1/pi,wc2/pi];>> window= hanning(M);>> [h1,w]=freqz(window,1);>> figure(1);>> subplot(2,1,1)>> stem(window);>> axis([0 60 0 1.2]);>> grid;>> xlabel('n');>> title('Hanning 窗函数');>> subplot(2,1,2)>> plot(w/pi,20*log(abs(h1)/abs(h1(1)))); >> axis([0 1 -350 0]);>> grid;>> xlabel('w/\pi');>> ylabel('幅度(dB)');>> title('Hanning 窗函数的频谱');>> hn = fir1(M-1,wc, hanning (M));>> [h2,w]=freqz(hn,1,512);>> figure(2);>> subplot(2,1,1)>> stem(n,hn);>> axis([0 60 -0.25 0.25]);>> grid;>> xlabel('n');>> ylabel('h(n)');>> title('Hanning 窗函数的单位脉冲响应'); >> subplot(2,1,2)>> plot(w/pi,20*log(abs(h2)/abs(h2(1)))); >> grid;>> xlabel('w/\pi');>> ylabel(' 幅度(dB)');>> figure(3);>> phase=angle(h1);>> plot(phase);>> axis([1 pi -1 0]);>> xlabel('w/\pi');>> ylabel(' 线性相位');>> title('Hanning 窗函数相位特性曲线')回FiIe Edit VieW InSert TOOlS DeSktOP WindOW HeIP◎ A 聾紳⑥毘謠▼层□ Ξ∣ ■ 0M FigUre 1 Hanning 窗函数OC S I I * iHanning®函数的频谱-100-200 -300 00.1 0.2 0.3 0.40.5 0.6 0.7 08 0.9 1w/x(8P)置Q FigUre 2 口 回 耳iHanni叩窗函数相位特性曲线O I I I I I I I。
基于MATLAB数字滤波器的设计开题报告书定稿
[8]李海涛，邓樱. MATLAB程序设计教程［M］．北京：高等教育出版社，2002.
[9]胡广书．数字信号处理［M］．北京：清华大学出版社，2007.
[10]Ingle V K，Proakis J G. Digital Signal Processing Using MATLAB[M].New York: PWS Publishing Company, 1997.
论文题目
基于MATLAB的数字滤波器的设计
1、本选题研究的目的及意义
目前，数字信号处理理论与应用已成为一门及其重要的高新技术学科。数字信号处理技术日益成熟,广泛应用于各个领域。伴随着社会和经济的伟大变革，如今人人享有通信自由。从过去的普通电话到现在随时随地视频聊天，移动电话不再是特殊阶层使用，已成为大众日常生活的普通工具。科技带给我们生活的极大便利，可能很多人会想到计算机发挥了很大作用，但是，数字信号处理技术发挥的作用也是惊人的。如果没有这一技术的快速发展和应用，可能我们还没有那么快就可以足不出户而正常生活着。
[11]Vinay K.Ingle.《Digital Signal Processing Using MATLAB》，清华大学出版社，2003:1025-1031
5、完成措施及写作进度计划
实施方案：
1.到图书馆搜集相关资料和书籍,深刻了解数字滤波器的基本原理.
2.确定研究的方向,即确定以何种方式设计数字滤波器,并集中这个方向去探讨这个课题.
本科毕业论文（设计）
开题报告书
题目：基于MATLAB的数字滤波器的设计
系 部：信息工程学院
专业年级：通信工程2011级
实验报告基于MATLAB的数字滤波器设计
实验7\8 基于MATLAB 的数字滤波器设计实验目的：加深对数字滤波器的常用指标和设计过程的理解。
实验原理：低通滤波器的常用指标：PP j P for e G ωωδδω≤+≤≤-,1)(1πωωδω≤≤≤S S j for e G ,)(通带边缘频率：P ω，阻带边缘频率：S ω ，通带起伏：P δ，通带峰值起伏：])[1(log 2010dB p p δα--=，阻带起伏：s δ，最小阻带衰减：])[(log 2010dB s S δα-=。
数字滤波器有IIR 和FIR 两种类型，它们的特点和设计方法不同。
在MATLAB 中，可以用[b ，a]=butter （N,Wn ）等函数辅助设计IIR 数字滤波器, 也可以用b=fir1(N,Wn,’ftype ’) 等函数辅助设计FIR 数字滤波器。
实验内容： 利用MATLAB 编程设计一个数字带通滤波器，指标要求如下：通带边缘频率：πω45.01=P ，πω65.02=P ，通带峰值起伏：][1dB p≤α。
阻带边缘频率：πω3.01=S ，πω75.02=S ，最小阻带衰减： ][40dB S ≥α。
分别用IIR 和FIR 两种数字滤波器类型进行设计。
实验要求：给出IIR 数字滤波器参数和FIR 数字滤波器的冲激响应，绘出它们的幅度和相位频响曲线，讨论它们各自的实现形式和特点。
实验内容： IRR 代码：wp=[0.45*pi,0.65*pi]; ws=[0.3*pi,0.75*pi]; Ap=1; As=40;[N,Wc]=buttord(wp/pi,ws/pi,Ap,As) ;[b,a]=butter(N,Wc)%[b,a] = butter(n,Wn,'ftype')S -PP SPassband StopbandTransition bandFig 7.1 Typical magnitudespecification for a digital LPF[H,w]=freqz(b,a);subplot(211);mag=abs(H);plot(w/pi,mag);xlabel('角频率(w)');ylabel('幅度|Ha(j\w)|');title('IIR|Ha(j\w)|');grid on;subplot(212);phase=angle(H);plot(w/pi,phase);xlabel('角频率(w)');ylabel('相位');title('IIR相位响应曲线');grid on;图像：FIR代码：>> wp1 = 0.4*pi; wp2 = 0.6*pi;>> ws1 = 0.3*pi; ws2 = 0.7*pi;>> tr_width = min((wp1-ws1),(ws2-wp2))>> tr_width =0.3142>> M = ceil(6.2*pi/tr_width) + 1>> M = 63>> n=[0:1:M-1];>> wc1 = (ws1+wp1)/2; wc2 = (wp2+ws2)/2; >> wc=[wc1/pi,wc2/pi];>> window= hanning(M);>> [h1,w]=freqz(window,1);>> figure(1);>> subplot(2,1,1)>> stem(window);>> axis([0 60 0 1.2]);>> grid;>> xlabel('n');>> title('Hanning窗函数');>> subplot(2,1,2)>> plot(w/pi,20*log(abs(h1)/abs(h1(1)))); >> axis([0 1 -350 0]);>> grid;>> xlabel('w/\pi');>> ylabel('幅度(dB)');>> title('Hanning窗函数的频谱');>> hn = fir1(M-1,wc, hanning (M));>> [h2,w]=freqz(hn,1,512);>> figure(2);>> subplot(2,1,1)>> stem(n,hn);>> axis([0 60 -0.25 0.25]);>> grid;>> xlabel('n');>> ylabel('h(n)');>> title('Hanning窗函数的单位脉冲响应'); >> subplot(2,1,2)>> plot(w/pi,20*log(abs(h2)/abs(h2(1)))); >> grid;>> xlabel('w/\pi');>> ylabel('幅度(dB)');>> figure(3);>> phase=angle(h1);>> plot(phase);>> axis([1 pi -1 0]);>> xlabel('w/\pi');>> ylabel('线性相位');>> title('Hanning窗函数相位特性曲线')。
基于MATLAB的数字滤波器的设计与仿真分析
毕业设计基于Matlab的数字滤波器的设计与仿真分析学院名称：新华学院专业名称：电子信息工程年级： 2007级学生学号： 12007247213学生姓名：张晋川指导教师：汤全武申请日期： 2011年5月10日摘要本文研究了IIR数字滤波器和FIR数字滤波器在Matlab环境下的设计方法及仿真分析。
在无限脉冲响应（IIR）数字滤波器设计中，先采用脉冲响应不变法及双线性Z变化法设计数字滤波器，最后进行滤波器的频带转换，即进行模拟滤波器的设计，然后进行模拟-数字滤波器转换。
在有限脉冲响应（FIR）数字滤波器设计中，研究了FIR线性相位滤波器的特点和用窗函数法设计FIR滤波器两个问题。
这两类滤波器全部设计过程都是由理论分析、编程设计、具体实现的步骤进行的。
数字滤波器的单位冲激响应是有限长的，可以用一个因果系统来实现，因而数字滤波器可以做成即是因果又是稳定的系统。
关键词：数字滤波器；Matlab；无限脉冲响应；有限脉冲响应AbstractIn this paper, designs of the Infinite Impulse Response digital filter (IIR) and Finite Impulse Response digital filter (FIR) under Matlab are studied. The design of IIR filters can be achieved through three steps: firstly, the design of analog low-pass filter; secondly, it is analog-to-digital filter conversion; lastly, it is the conversion of filter frequency band. In design of FIR filters, two questions are discussed: the characteristics of FIR linear phase filter and reasoning of related formulas; the other is about the design of the FIR filters by means of window functions. The design of FIR and IIR follows the procedures of theoretical analysis, programming design and realization.The unit impulse response of digital filter is limited, can be achieved by a causal system, so digital filter can make it that is causal and stable system.Key words:Digital Filter; Matlab; IIR; FIR目录第1章绪论 (1)1.1课题的背景及研究意义 (1)1.2国内外的研究综述 (1)1.3研究内容和预期目标 (2)1.4研究方法 (3)第2章数字滤波器的基本概念 (4)2.1 数字滤波器的定义 (4)2.2 数字滤波器的分类 (4)2.3 IIR数字滤波器设计方法 (4)2.3.1 模拟滤波器设计 (4)2.3.2 模拟-数字滤波器设计 (5)2.3.3 频带变换 (7)2.4 FIR数字滤波器设计方法 (8)2.4.1 线性相位条件 (8)2.4.2 线性相位FIR滤波器幅度特性的特点 (9)2.4.3 线性相位FIR滤波器零点分布特点 (10)2.4.5 各种窗函数的实现与比较 (12)2.5 本章小结 (12)第3章基于Matlab的IIR数字滤波器设计与仿真分析 (13)3.1 基于Matlab的模拟滤波器设计与仿真分析 (13)3.1.1 巴特沃斯低通滤波器设计与仿真分析 (13)3.1.2 切比雪夫低通滤波器设计与仿真 (14)3.1.3 椭圆低通滤波器设计与仿真 (17)3.2 基于Matlab的模拟-数字滤波器变换仿真 (19)3.2.1 脉冲响应不变法 (19)3.2.2 双线性Z变换法 (21)3.3 基于Matlab的频带变换仿真 (23)3.3.1 模拟低通滤波器转换成数字高通滤波器 (23)3.3.2 模拟低通滤波器转换成数字带阻滤波器 (25)3.3.3 模拟低通滤波器转换成数字带通滤波器 (26)第4章基于Matlab的FIR数字滤波器设计与仿真分析 (28)4.1.1 海明窗设计与仿真数字低通滤波器 (28)4.1.2 汉宁窗设计与仿真数字高通滤波器 (29)4.1.3 汉宁窗设计与仿真数字带阻滤波器 (33)4.1.4 布拉克曼窗及三角窗设计与仿真数字带通滤波器 (35)第5章工程实例 (40)5.1 IIR数字滤波器工程实例 (40)5.2 FIR数字滤波器工程实例 (41)第6章结论 (43)附录 (44)参考文献 (47)致谢 (48)第1章绪论1.1课题的背景及研究意义信号与信号处理是信息科学中近几十年来发展最为迅速的学科之一。
基于MATLAB的FIR数字滤波器仿真与设计(开题报告)
1、课题来源
实现数字滤波器的方法一般有两种：一种方法是设计专用的数字硬件、专用的数字信号处理器或采用通用的数字信号处理器来实现；另一种方法是把滤波器所要完成的运算编成程序并让计算机执行，也就是采用计算机软件来实现。
但在高校课程本文采用第二种方法来实现数字滤波器的设计和应用实验，这样较好地解决了实验课程中缺设备或设备不足够以及受制实验室环境限制等问题。
4、本课题的主要研究内容及拟采取的技术路线、试验方案
1.课题的主要内容:
首先，进行文献综述，介绍当今国内外有关基于Matlab的FIR数字滤波器的设计动态和方向。提出本文的主要设计内容及实际意义。
其次，综述FIR滤波器三种主要的优化设计方法：窗函数法、频率采样法、等波纹最佳逼近法。通过对这三种方法的研究分析，寻求最佳的优化方法。并利用Matlab进行仿真分析验证结论的正确性。
2、研究目的和意义
1.本课题的理论意义
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。信号处理的目的一般是对信号进行分析、变换、综合、估值与识别等。如何在较强的噪声背景下提取出真正的信号或信号的特征，并将其应用于工程实际是信号处理的首要任务。
而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。目前数字滤波器有FIR数字滤波器和IIR数字滤波器两种，IIR数字滤波器的设计方法是利用模拟滤波器成熟的理论及设计图表进行设计的，因而保留了一些典型模拟滤波器优良的幅度特性，但设计中只考虑了幅度特性，没考虑相位特性，所设计的滤波器一般是某种确定的非线性相位特性。为了得到线性相位特性，对IIR滤波器必须另外加相位校正网络，使滤波器设计变得复杂，成本也高，又难以得到严格的线性相位特性。而FIR滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，很容易做到有严格的线性相位特性，同时为了使FIR数字滤波器的设计更优化，因而研究FIR数字滤波器的优化设计具有重要的理论意义。
基于MATLAB的FIR数字滤波器仿真与设计(开题报告)
[6]李春宇．用Matlab设计FIR数字滤波器[J]．淮阴工学院学报2005,14(1)．
[7]王宽福．函数带权的最佳逼近多项式的存在唯一性定理[J]．科学技术与工程2009(5)．
[8]李国林．切比雪夫最佳一致逼近法及误差函数特性研究[J]．西华师范大学学报（自然科学版）2007，28(3)．
最终完成毕业设计文档一份、MATLAB程序设计及注释一份。
我的毕业设计具体时间安排如下：
第1周根据任务书，查阅相关资料
第2周完成开题报告
第3周 复习数字信号处理中关于FIR数字滤波器的内容
第4周 了解FIR数字滤波器的意义
第5周 了解FIR数字滤波器的几种不同设计方法
第6周完成外文翻译
第7周复习matlab课程中的笔记，熟悉matlab的使用
[9]丁玉美，高西全．数字信号处理[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2000．
[10] S C pei，J J Shyu．Design of Arbitrary FIR Log Filter by Weighted Least SquarБайду номын сангаас Technique[J]．IEEE Tans．Signal Processing 1994，(9):2495~2499.
2、研究目的和意义
1.本课题的理论意义
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。信号处理的目的一般是对信号进行分析、变换、综合、估值与识别等。如何在较强的噪声背景下提取出真正的信号或信号的特征，并将其应用于工程实际是信号处理的首要任务。
而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。目前数字滤波器有FIR数字滤波器和IIR数字滤波器两种，IIR数字滤波器的设计方法是利用模拟滤波器成熟的理论及设计图表进行设计的，因而保留了一些典型模拟滤波器优良的幅度特性，但设计中只考虑了幅度特性，没考虑相位特性，所设计的滤波器一般是某种确定的非线性相位特性。为了得到线性相位特性，对IIR滤波器必须另外加相位校正网络，使滤波器设计变得复杂，成本也高，又难以得到严格的线性相位特性。而FIR滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，很容易做到有严格的线性相位特性，同时为了使FIR数字滤波器的设计更优化，因而研究FIR数字滤波器的优化设计具有重要的理论意义。
基于matlab的fir数字滤波器仿真与设计（开题报告）（共9篇）
基于matlab的fir数字滤波器仿真与设计(开题报告)(共9篇)：开题仿真报告设计数字滤波器matlab fir滤波器函数fir1 fir滤波器阶数计算篇一：基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计与仿真(开题报告) 毕业（设计）论文开题报告系别电子信息工程系专业电子信息工程班级学生姓名学号指导教师XXX 报告日期毕业（设计）论文开题报告表篇二：基于MATLAB的FIR数字滤波器仿真与设计(开题报告)1、课题来源2、研究目的和意义3、国内外研究现状和发展趋势及综述4、本课题的主要研究内容及拟采取的技术路线、试验方案5、研究基础6、预期达到的目标及进度安排7、参考文献篇三：基于MATLAB的FIR数字滤波器仿真与设计(开题报告)1、课题来源2、研究目的和意义3、国内外研究现状和发展趋势及综述4、本课题的主要研究内容及拟采取的技术路线、试验方案5、研究基础6、预期达到的目标及进度安排7、参考文献篇四：基于matlab的FIR滤波器设计开题报告一、研究背景数字滤波器和模拟滤波器有着相同的滤波概念，根据其频率响应特性可分为低通、高通、带通、带阻等类型，与模拟滤波器相比，数字滤波器除了具有数字信号处理的固有优点外，还有滤波精度高、稳定性好、灵活性强等优点。
数字滤波器可以过滤时间离散信号，通过对抽样数据进行数字处理来达到频域滤波的目的。
由于计算机技术和大规模集成电路的发展，数字滤波器已可用计算机软件实现。
FIR滤波器具有严格的线性相位，可以具有任意的幅度特性，且是可物理实现的因果系统，因此被广泛地应用在现代通信技术当中，如解调器中的位同步与位定时提取、自适应均衡去码间串扰以及话音的自适应编码等。
可见对基于MATLAB的FIR滤波器的研究是具有非常重要的现实意义的。
在高度信息化的今天，随着计算机技术，基于视觉的图像处理技术，模式识别等领域的不断研究与发展，图像识别技术得到更快的发展，并在检测的实时性和准确性方面有更新的突破，所以将数字滤波器应用在工业缺陷零件的检测上也成为当今一热点课题。
基于MATLABGUI的数字滤波器设计开题报告
MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用。
数字滤波器早在20世纪40年代末就有人开始讨论它的可能性，50年代也有人讨论过，直到60年代中期才开始形成一套完整的正规理论。由于电子计算机技术和大规模集成电路的发展，数字滤波器已经可以用计算机软件实现，也可用大规模集成数字硬件实现。数字滤波器是对数字信号进行滤波处理[2]以得到期望的响应特性的离散时间系统。根据数字滤波器单脉冲响应的时域特性可将数字滤波器分为两种,即IIR（Infinite ImpulseResponse）无限长脉冲响应数字滤波器和FIR(Finite Impulse Response)有限长脉冲响应数字滤波器。从功能上分类,可分为低通、高通、带通、带阻滤波器。如果IIR滤波器和FIR滤波器具有相同的性能，那么通常IIR滤波器可以用较低的阶数获得高的选择性，执行速度更快，所用的存储单元更少。但相比模拟滤波器，数字滤波器具有精确度高，使用灵活，可靠性高等优点，已广泛地应用在各个科学技术领域，如语音、通信、雷达、声纳、遥感、图像、生物医学以及许多工程应用领域。随着数字信息时代的发展，数字滤波技术已经成为一门及其重要的科学和技术领域。以往的滤波器大多采用模拟电路技术，但是模拟电路技术存在很多难以解决的问题。而采用数字滤波器则可以避免很多类似的难题，当然它在其他方面也有很多突出的优点都是模拟技术所不能及的。所以采用数字滤波器对信号进行处理是目前的发展方向。目前，数字滤波器的设计在图像处理、数据压缩等方面的应用取得了令人瞩目的成就，近年来迅速发展。
毕业设计(论文)开题报告-基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计
武昌理工学院信息工程学院
毕业设计(论文)开题报告
题目：基于MATLAB的FIR
数字滤波器的设计学院：信息工程学院
专业：通信工程
学号：20124226017
学生姓名：陈星
指导教师：李珊
二○一六年三月三日
说明：1.本报告必须由承担毕业论文(设计)课题任务的学生在正式开始做毕业设计(论文)的第3周之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。
2.每个毕业设计(论文)课题撰写本报告一份，作为指导教师和学院答辩委员会审查学生能否承担该毕业设计(论文)课题任务的依据，并接受学校的抽查。
基于MATLAB_的数字滤波器设计与仿真
和现实意义。
1 数字滤波器的设计原理
选择滤波器长度、滤波器系数的处理称为数字滤
波器设计。 在设计数字滤波器时,通常希望在通频带
内具有近似平坦的频率响应和幅值。 数字滤波器的
另一个重要的理想特性是线性相位。 一个斜率为整
数的线性相位在时域上对应一个简单的延迟,它使相
率为 125 Hz、 通 带 频 率 为 0 Hz、 通 带 最 大 衰 减 为
1 dB,阻带最小衰减为 60 dB。 ( 2) 等波纹带通滤波
器 2 规 格。 阻 带 频 率 1 为 125 Hz、 通 带 频 率 1 为
250 Hz、 通 带 频 率 2 为 770 Hz、 阻 带 频 率 2 为
4 结语
本文基于 MATLAB 软件,通过数字信号处理工
具箱 FDATool 设计了 6 种 FIR 数字滤波器, 并利用
Simulink 进行了仿真,通过对均衡器输入音频为一首
歌“ love me like you do” 的信号对设计的滤波器进行
频谱分析,对比输入音频信号和输出音频信号的波
[2] 姜恩华,周建芳,邹锋,等. FIR 数字滤波器综合实
验设计[ J] . 曲阜师范大学学报( 自然科学版) ,2023
(1) :64 - 68.
[3] 谢芳,陆文骏. 基于 MATLAB 的 IIR 数字滤波器的
设计与仿真[ J] . 湖南文理学院学报( 自然科学版) ,
2022(3) :39 - 58.
( FDATool) 界面进行数字滤波器的设计 [ 6] 。 根据滤
波器的幅频响应图可以直观地看出滤波器的通带与
阻带。 通过 Filter Designer 菜单的“ File” → “ Generate
基于MATLAB的数字滤波器的设计与仿真
一、课题简介本课题是基于MATLAB的数字滤波器的设计与仿真，采用MATLAB软件设计与仿真。
有限冲击响应数字滤波器（FIR）具有突出的优点:系统总是稳定的、易于实现线性相位、允许设计多通带(或多阻带)滤波器。
首先在了解有限冲击响应数字滤波器的基本概念和数学模型的前提下，给出有限冲击响应数字滤波器具有线性相位的条件，以及有限冲击响应数字滤波器的各种结构及其特点。
其次，由于在实际工程设计限冲击响应数字滤波的时候，窗函数设计法和频率采样法都存在设计精度不高，运算量大，边缘频率不容易确定的缺点。
而优化设计法恰能弥补上述方法的不足，能很好的逼近理想数字滤波器。
最后，在Simulink环境下建立一个数字滤波器系统仿真模型，用优化设计法和频率采样法分别设计相同指标的滤波器。
把原始信号和干扰信号同时输入，两种方法设计的滤波器分别在仿真模型中滤除干扰。
以仿真图的形式直观的给出滤波器的性能。
二、设计过程⒈有限长单位冲激响应（FIR）滤波器的基本结构⑴直接型：如图1-1可以看出直接型结构共需要N个乘法器，若系数不对称则不能设计线性相位。
图1-1 FIR滤波器的直接型结构⑵级联型：将H(z)分解成实系数二阶因子的乘积形式(1.1）这种结构的每一节控制一对共轭极点，因此调整传输零点方便，但是这种结构所需的系数和所需的乘法运算比直接型多，所以这种结构使用的比较少。
图1-2 FIR滤波器的级联型结构⑶频率抽样型：把一个有限长序列（长度为N点）的z变换H (z)在单位圆上作N等分抽样，就得到H(k)，其主值序列就等于h(n)的离散傅里叶变换H(k)。
用H (k)表示的H(z)的内插公式为(1.2）（1.3）其中为梳状滤波器，为谐振器。
谐振器的极点正好与梳状滤波器的零点相抵消，保证了网络的稳定性。
N个并联谐振器与梳状滤波器级联后，得到图1-3的频率抽样结构。
图1-3 FIR滤波器的频率抽样型结构2.FIR数字滤波器的设计方法2.1窗函数设计法流程图如2-1所示：图2-1窗函数设计流程常用的窗函数有：矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗、凯塞窗、三角窗等。
基于matlab的数字滤波器设计与仿真
滤波器仿真实验报告题目：基于Matlab的数字滤波器设计与仿真姓名：学号：指导教师：基于Matlab 的数字滤波器设计与仿真数字信号处理在通信、语音、图像，自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。
在数字信号处理中，滤波器占有非常重要的地位。
数字滤波器在语音和图像处理、HDTV 、模式识别、频谱分析等方面得到广泛应用。
所谓滤波器，是指对输入信号进行滤波的软件或硬件。
所谓数字滤波器，是指输入、输出均为数字信号，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硬件或软件。
由于数字滤波信号形式与实现滤波方法与模拟滤波方法不同，数字滤波器具有比模拟滤波器精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活、不要求阻抗匹配以及可以避免模拟滤波器所无法克服的电压漂移和噪声问题。
数字滤波器的设计，其实质是数学逼近理论的应用，通过计算使物理可实现的实际滤波器频率特性逼近理想的或给定的频率特性，以达到去除干扰提取有用信号的目的。
1 实验与仿真原理1.1 数字滤波器的工作原理在数字滤波中，我们主要讨论离散时间序列。
如图1所示。
设输入序列为()n x ，离散或数字滤波器对单位抽样序列()n δ的响应为()n h 。
因()n δ在时域离散信号和系统中所起的作用相当于单位冲激函数在时域连续信号和系统中所起的作用。
图1 数字滤波器原理数字滤波器的序列()n y将是这两个序列的离散卷积，即()()()∑∞∞=-=kk n x k h n y同样，两个序列卷积的z 变换等于个自z 变换的乘积，即()()()z X z H z Y =用T j e z ω=代入上式，其中T 为抽样周期，则得到()()()T j T j T j e X e H e Y ωωω=式中()Tj e Xω和()T j e Y ω分别为数字滤波器输入序列和输出序列的频谱，而()Tj e H ω为单位抽样序列响应()n h 的频谱。
基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计与仿真(开题报告)
毕业（设计）论文开题报告系别电子信息工程系专业电子信息工程班级学生姓名学号指导教师 XXX 报告日期毕业（设计）论文开题报告表论文题目基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计与仿真学生姓名学号指导教师题目来源（划√）科研□生产□实验室□专题研究□论文类型（划√）设计□论文□其他□一、选题的意义随着信息技术的迅猛发展，数字信号处理已成为一个极其重要的学科和技术领域，在通信、语音、图像、自动控制和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。
数字滤波器是数字信号处理的一个重要的技术分支。
利用它可以在形形色色的信号中提取所需要的信号，抑制不需要的干扰或噪声。
数字滤波器根据其单位冲激响应函数的时域特性分为两种：无限长冲激响应（IIR）滤波器和有限长冲激响应（FIR）滤波器。
IIR滤波器保留了模拟滤波器较好的幅度特性，设计简单有效。
但这些特性是以牺牲相位特性为代价而获得的，然而现在许多数据传输、图像处理系统都越来越多的要求系统具有线性相位特性。
在这方面，FIR滤波器具有独特的优点，它可以保持严格的线性相位特性，因此越来越受到广泛的重视。
FIR滤波器的设计方法有许多种，如窗函数设计法、频率取样法和等波纹最佳逼近法等等。
而随着MATLAB软件尤其是MATLAB的信号处理工具箱和Simulink仿真工具的不断完善，不仅数字滤波器的计算机辅助设计有了可能，而且还可以使设计方法达到最优化。
二、基本内容及重点1、介绍当今国内外关于MATLAB设计数字滤波器的设计及研究方向；2、介绍数字滤波器的类型并着重研究FIR数字滤波器的主要设计方法：窗函数法，频率采样法，等波纹最佳逼近法。
并将其分别分析进行比较，利用Simulink进行仿真进行验证；3、从仿真结果中得出有关结论。
三、预期达到的成果1、掌握FIR滤波器的工作原理和设计方法。
2、熟练掌握MATLAB编程语言。
3、用MATLAB设计一个FIR滤波器，且要求设计好的滤波器能对含噪声信号进行正确的滤波。
基于 MATLAB 的 滤波器 开题报告
[1]MATLAB基础及其应用教程周开利、邓春晖北京大学出版社(2007-03出版)
[2]MATLAB图像处理与界面编程宝典秦襄培电子工业出版社(2009-03出版)
[3]DSP技术的发展与应用彭启琮、李玉柏、管庆高等教育出版社(2007-05出版)
[4]MATLAB图像/0-01出版)
通过这次的基于MATLAB的FIR数字滤波器设计可以使我们巩固大学几年来所学的各科课程理论知识，尤其是MATLAB和数字滤波技术的理论知识，了解MATLAB在FIR滤波中的实际问题，使学生学会调查研究，收集设计资料，根据工程要求和设计规范，选择、确定设计方案，并利用标准图集和手册，完成设计任务，培养学生综合运用已经具备的理论知识和实践知识解决一般工程设计问题的能力。进一步提高设计计算、绘图、编制工程预算和使用计算机技能。同时对建筑电气行业的有关政策、方针、技术规范有一定的了解，在计算绘图、编号、设计说明说等方面得到训练，为今后从事程序设计工作奠定基础。
数字滤波器精确度高、使用灵活、可靠性高，具有模拟设备所没有的许多优点，已广泛地应用于各个科学技术领域，例如数字电视、语音、通信、雷达、声纳、遥感、图像、生物医学以及许多工程应用领域。随着信息时代数字时代的到来，数字滤波技术已经成为一门及其重要的科学和技术领域。以往的滤波器大多采用模拟电路技术，但是，模拟电路技术存在很多难以解决的问题，例如，模拟电路元件对温度的敏感性，等等。而采用数字技术则避免很多类似的难题，当然数字滤波器在其他方面也有很多突出的优点都是模拟技术所不能及的，所以采用数字滤波器对信号进行处理是目前的发展方向。
毕业设计（论文）开题报告
题目名称：基于MATLAB的FIR数字滤波器设计
学生姓名
韩中辉
基于MATLAB数字滤波器的设计及其仿真开题报告(word文档良心出品)
本科毕业论文（设计）开题报告*名：***学号：**********学院：机电学院专业：机械设计制造及其自动化班级：B0801指导教师：**开题日期：2011年 10月16 日三、课题的研究方法：1. 课题的研究方法1.脉冲响应不变法脉冲响应不变法是一种时域上的转换方法，这种方法适用于系统函数可以用部分分式分解成单阶极点和滤波器是一个带限系统的情况，它使数字滤波器的冲击响应h(n）等于模拟滤波器的单位冲击响应ha(t)的采样值数字滤波器的脉冲响应与模拟滤波器的脉冲响应相似。
以时问问隔T对其进行采样，得到h(n)，经过z=esT 式的映射，可知：s平面的左半平面映射为z平面的单位圆内，因此一个因果的和稳定的模拟滤波器映射成因果的和稳定的数字滤波器。
脉冲响应不变法是使数字滤波器在时域上模仿模拟滤波器，由于s平面到z 平面的多值映射关系，会导致数字滤波器频率响应出现混叠现象。
2.双线性变换法该法的基本思想是首先按给定的指标设计一个模拟滤波器，其次将这个模拟滤波器的系统函数H (s)，通过适当的数学变换方法把无限宽的频带，变换成频带受限的系统函数 H (s~)。
最后再将H (s~)进行常规z变换，求得数字滤波器的系统函数H (z)。
这样由于在数字化以前已经对频带进行了压缩，所以数字化以后的频响可以做到无混叠效应。
2. 课题的研究思路(（1）IIR数字滤波器设计思路与步骤(1)写出IIR 数字滤波器可用一个n阶差分方程y(n)=Σbrx(n-r)+Σaky(n-k),或用它的Z域系统函数:对照模拟滤波器的传递函数:不难看出,数字滤波器与模拟滤波器的设计思路相仿,其设计实质也是寻找一组系数{b,a},去逼近所要求的频率响应,使其在性能上满足预定的技术要求;不同的是模拟滤波器的设计是在S平面上用数学逼近法去寻找近似的所需特性H(S),而数字滤波器则是在Z平面寻找合适的H(z)。
IIR数字滤波器的单位响应是无限长注：1．本表一式四份，指导教师一份，二级学院存档一份，学生本人二份一份留用、一份装订于毕业论文（设计）资料中。
基于matlab的数字滤波器设计及仿真
滤波器的指标
■ 滤波器的指标常在频域给出 ■ 数字滤波器的频率响应特性曲线：
H(ejw)= |H(ejw)|ej (w) |H(ejw)|为幅频特性函数，表示信号通过该 滤波器后各频率的衰减情况。
(w)为相频特性函数，表示信号通过滤波器 后在时间上的延时情况。
二、MATLAB环境下IIR数字滤波器的设计
四、两个有趣的实验
1、利用MATLAB进行声音滤波： 利用MATLAB读取wav格式的声音文件，对
信号进行离散傅里叶变换，得到其频谱图，给 信号加杂音，然后设计一个数字滤波器将杂音 滤除，得到原音，最后比较滤波器的滤波效果。
语音读取和加噪
■ clear;close all; ■ [Y,Fs,NBITS]=WAVREAD("WindowsXP.wav"); ■ n=length(Y); ■ f=0:Fs/n:Fs*(n-1)/n; ■ K=0:1/(n-1):1; ■ subplot(2,3,1);plot(K,Y);title("语音信号的时域波形"); ■ Y1=fft(Y,n); ■ subplot(2,3,3);plot(f,abs(Y1));title("语音信号的频谱"); ■ noise=0.02*sin(2*pi*4000*K); ■ subplot(2,3,2);plot(K(1:50),noise(1:50));title("噪声的时域波形"); ■ s=length(noise); ■ noise1=fft(noise,s); ■ subplot(2,3,5);plot(f,abs(noise1));title("噪声的频谱"); ■ A=Y"+noise; ■ subplot(2,3,4);plot(K,A);title("含噪语音的时域波形"); ■ A1=fft(A,s); ■ subplot(2,3,6);plot(f,abs(A1));title("含噪语音的频谱");
基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计开题报告
毕业设计 (论文)开题报告信息与电子工程系电气自动化专业 08 级 2 班课题名称：基于MATLAB的数字滤波器的设计--基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计毕业设计(论文)起止时间：2010 年11 月21 日～2011年6 月11日(共24周)学生姓名：学号: 指导教师：报告日期：1．本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述MATLAB技术现状Matlab是美国 MathWorks 公司自 20 世纪 80 年代中期推出的数学软件，优秀的数值计算能力和卓越的数据可视化能力使其很快在数学软件中脱颖而出。
到目前为止，其最高版本 6.0 版已经推出。
随着版本的不断升级，它在数值计算及符号计算功能上得到了进一步完善。
Matlab 已经发展成为多学科、多种工作平台的功能强大的大型软件。
在欧美等高校， Matlab 已经成为线性代数、自动控制理论、概率论及数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具，是攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本技能。
Matlab的主要特点是：有高性能数值计算的高级算法，特别适合矩阵代数领域；有大量事先定义的数学函数，并且有很强的用户自定义函数的能力；有强大的绘图功能以及具有教育、科学和艺术学的图解和可视化的二维、三维图；基于 HTML 的完整的帮助功能；适合个人应用的强有力的面向矩阵 ( 向量 ) 的高级程序设计语言；与其它语言编写的程序结合和输入输出格式化数据的能力；有在多个应用领域解决难题的工具箱。
Matlab作为一个数值运算软件和仿真工具正在越来越多的领域中得到不同程度的应用，下面的内容估计还可以大大的扩张。
主要应用领域：1．工程运算2．控制系统设计3．?DSP系统和通讯系统设计4．测量与测试5．图形处理6．金融建模与分析应用。
Matlab 在控制工程中的应用：Matlab 是IEEE 组织认可的最优化的科技应用软件。
它提供了一种人机交互式的系统设计环境，并且以其语法规则简单、容易掌握、调试方便、分析手段齐全而着称，几乎成了许多工业设计部门和院校的必备软件和标准软件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、选题背景、目的和意义
背景
信号与信号处理时信息科学中近几十年来发展最为迅速的学科之一。
长期以来�信号处理技术一直用于转换、产生模拟或数字信号�其中最为频繁应用的领域就是信号的滤波。
数字滤波是语音、图像处理、模式识别和谱分析等应用中的一个基本处理部件�它可以满足滤波器对幅度和相位特性的严格要求�避免模拟滤波器无法克服的电压漂移、温度漂移和噪声等问题。
目的
我的毕业设计的课题是《基于matlab的数字滤波器的设计与仿真》�其主要目的是通过此次课程设计进一步学习和巩固数字信号处理及其相关知识�并学会利用所学的知识能�在设计过程中能综合运用所学知识内容�进一步熟悉和掌握matlab的使用方法;对数字滤波器的原理有较深的了解;为即将进入社会参加工作打下坚实的基础;掌握收集资料、消化资料和综合资料的能力等等。
意义
从事电子通信业而不能熟练操作使用matlab电子线路设计软件�在工作和学习中将是寸步难行的。
在数学、电子、金融等行业�使用matlab等计算机软件对产品进行设计、仿真在很早以前就已经成为了一种趋势�这类软件的问世也极大地提高了设计人员在通信、电子等行业的产品设计质量与效率。
众所周知�实际过程中信号传输都要经过调制与解调这一过程�由于消息传过来的原始信号即调制信号具有频谱较低的频谱分量�这种信号在许多信道中不宜传输。
因而�在通信系统的发送端通常需要有调制过程�反之在接收端则需要有解调过程。
二、国内外的研究综述
数字滤波在DSP�数字信号处理�中占有重要地位。
数字滤波器按实现的网络结构或者从单位脉冲响应�分为IIR(无限脉冲响应�和FIR�有限脉冲响应�滤波器。
如果IIR滤波器和FIR滤波器具有相同的性能�那么通常IIR滤波器可以用较低的阶数获得高的选
择性�执行速度更快�所有的储存单元更少�所有既经济又高效。
数字滤波器精确度高、使用灵活、可靠性高�具有模拟设备所没有的许多优点�已广泛地应用于各个科学技术领域�例如数字电视、语音、通信、雷达、声纳、遥感、图像、生物医学以及许多工程应用领域。
随着信息时代数字时代的到来�数字滤波技术已经成为一门及其重要的科学和技术领域。
以往的滤波器大多采用模拟电路技术�但是�模拟电路技术存在很多难以解决的问题�例如�模拟电路元件对温度的敏感性�等等。
而采用数字技术则避免很多类似的难题�当然数字滤波器在其他方面也有很多突出的优点都是模拟技术所不能及的�所以采用数字滤波器对信号进行处理是目前的发展方向。
MATLAB 是“矩阵实验室”�MATrix LABoratoy�的缩写�它是由美国 Mathworks 公司于1984年正式推出的一种面向科学与工程的计算软件�是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言�专门针对科学、工程计算及绘图的需求。
随着版本的不断升级�内容不断扩充�功能更加强大�从而被广泛应用于仿真技术、自动控制和数字信号处理等领域。
全球现有超过五十万的企业用户和上千万的个人用户�广泛分布在航空航天、金融财务、机械化工、电信、教育等各个行业。
通过matlab和相关工具箱�工程师、科研人员、数学家和教育工作者可以在统一的平台下完成相应的科学计算工作。
matlab 本身包含了600 余个用于数学计算、统计和工程处理的函数�这样�就可以迅速完成科学计算任务而不必进行额外的开发。
业内领先的工具箱算法极大的扩展了
matlab 的应用领域�所以 matlab 自推出以来就受到广泛的关注�信号处理工具箱就是其中之一�在信号处理工具箱中�matlab提供了滤波器分析、滤波器实现、fir滤波器实现、
iir 数字滤波器设计、iir 数字滤波器阶次估计等方面的函数命令。
由于我们所面对的工程问题越来越复杂�过去所依赖分析的技术已逐渐不敷使用。
利用电脑来分析及解决工程问题已是当今工程师的必要工具。
使用matlab软件进行科学计算�能够极大加快科研人员进行研究开发的进度�减少在编写程序和开发算法方面所消耗的时间和有限的经费�从而获得最大的效能。
三、预期内容和目标
1、确定指标。
在设计一个滤波器之前�必须首先确定一些技术指标。
这些技术指标需要来制定。
在很多实际应用中�例如语音或音频信号处理中�数字滤波器常用来实现选频操作。
因此�指标的形式一般确定为频域中幅度和相位的响应。
2、逼近。
确定了滤波器的技术指标后�就可以利用数学和DSP 的基本原理提出一个滤波器模型。
之后�利用数字滤波器的设计方法设计出一个世纪滤波器来逼近给定的目标。
这一步是滤波器设计的所要研究的主要问题�是整个设计过程的重中之重。
3、硬件或软件实现。
上两步的结果是得到以差分或系统函数或冲激响应描述的滤波器�根据这个描述就可以分析其频率特性和相位特性�以验证设计结果是否满足指标要求�或者利用计算机仿真实现设计的滤波器�再分析滤波结果来判断。
在很多实际应用�如语音或音频信号的处理中�数字滤波器用来实现选频功能。
因此�指标的形式应为频域中的幅度和相位响应。
在通带中�通常期望具有线性相位响应。
在FIR滤波器中�可以得到精确的线性相位。
在IIR滤波器中�幅频特性精度很高�但不具有线性相位特性。
预期成果形式如下�
四、研究方法
本课题的研究步骤�
1、选题
2、搜集、阅读和整理资料
3、拟写开题报告
4、系统设计
5、撰写成文
6、论文修改与定稿
本课题的研究方法�本课题采用文献分析法和实验
法对其进行研究和设计
五、进度安排
2010.11.10 选定设计题目 2010.11.11-2010.11.30 查找
资料写开题报告 2010.12.01-2011.01.31 分析滤波器原
理�确定实现方案 2011.02.01-2011.02.28 用 Matlab
设计仿真数字滤波器 2011.03.01-2011.03.31 撰写毕业
论文
六、参考文献
[1]高西全、丁玉美�数字信号处理。
西安�西安电子科技大学出版社�2008.8
[2]吴冬梅�21 世纪全国型本科电子通信系列实用规划教材。
北京�北京大学出版社�2006.8.8
[3]李哲英、骆丽、刘元盛�DSP 基础理论与应用技术。
北京�航空航天大学出版社�2001
[4]朱铭浩、赵勇、甘泉�DSP 应用系统设计。
北京�电子工业出版社�2002 [5]
燕庆明�信号与系统教程�第 2 版�。
北京�高等教育出版社�2007.11。