数字滤波器的设计及仿真

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LC带通滤波器的设计与仿真设计毕业设计(论文)

1.3.2 国内外投入滤波器产业概况................................6
1.3.3 滤波器的前景....................................................7
1.3.4几种新型滤波器介绍..........................................8
●阻带滤波器：它的阻带限定在两个有限频率ƒ1与ƒ2之间，阻带两侧都有通带。
1.1.2 滤波器的种类
根据使用的波段和元件的不同，滤波器有很多种类，而且随着技术的发展，种类还在不断增加。总的来说，滤波器可分为两大类：无源滤波器和有源滤波器。
在无源滤波器中，所使用的是无源元件。他们在个体或组合的情况下，能够把一种形式的能量变换为另一种形式，并重新变回到原来的形式，换言之，它们必须是谐振性的。例如，在一个LC谐振电路中，在电容器的电场和电感线圈的磁场之间不断发生着能量的反复交换。因此，如果两个不同储能装置当相互偶合时，能够以很小的损耗实现能量的交换，它们就可以被利用为滤波器元件。
结束语.................................................................................43
致谢....................................................................................45
摘要
随着电子信息的发展，滤波器作为信号处理的不可缺少的部分，也得到了迅速的发展。LC滤波器作为滤波器的一个重要组成部分，它的应用相当的广泛。因此对于它的设计也受到人们的广泛关注。如何设计利用简单的方法设计出高性能的LC滤波器是人们一直研究的课题。

基于MATLAB的IIR数字滤波器设计与仿真

基于MATLAB的IIR数字滤波器设计与仿真一、概述在现代数字信号处理领域中，数字滤波器扮演着至关重要的角色。

其通过对输入信号的特定频率成分进行增强或抑制，实现对信号的有效处理。

无限脉冲响应（IIR）数字滤波器因其设计灵活、实现简单且性能优良等特点，得到了广泛的应用。

本文旨在基于MATLAB平台，对IIR数字滤波器的设计与仿真进行深入研究，以期为相关领域的研究与应用提供有益的参考。

IIR数字滤波器具有无限长的单位脉冲响应，这使得其在处理信号时能够展现出优秀的性能。

与有限脉冲响应（FIR）滤波器相比，IIR滤波器在实现相同性能时所需的阶数更低，从而减少了计算复杂度和存储空间。

在需要对信号进行高效处理的场合，IIR滤波器具有显著的优势。

MATLAB作为一款功能强大的数学软件，提供了丰富的函数和工具箱，使得数字滤波器的设计与仿真变得简单而高效。

通过MATLAB，我们可以方便地实现IIR滤波器的设计、分析和优化，从而满足不同应用场景的需求。

本文将首先介绍IIR数字滤波器的基本原理和特性，然后详细阐述基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计方法和步骤。

接着，我们将通过仿真实验验证所设计滤波器的性能，并对其结果进行分析和讨论。

本文将总结IIR数字滤波器设计与仿真的关键技术和注意事项，为相关领域的研究人员和工程师提供有益的参考和启示。

1. IIR数字滤波器概述IIR（Infinite Impulse Response）数字滤波器是数字信号处理中常用的一类滤波器，它基于差分方程实现信号的滤波处理。

与FIR （Finite Impulse Response）滤波器不同，IIR滤波器具有无限长的单位脉冲响应，这意味着其输出不仅与当前和过去的输入信号有关，还与过去的输出信号有关。

这种特性使得IIR滤波器在实现相同的滤波效果时，通常具有更低的计算复杂度，从而提高了处理效率。

IIR滤波器的设计灵活多样，可以根据不同的需求实现低通、高通、带通和带阻等多种滤波功能。

基于VHDL的FIR低通数字滤波器设计与仿真

描述电子电路和系统的行为。基于这种描述，结合相关的软件
工具，可以得到所期望的实际电路与系统。ＶＨ被广泛使用ＤＬ
的基本原因在于，它是一种标准语言，与工具和工艺无关，可以
１ｋｚ输入输出序列位宽ｌ位（高位为符号位）窗口类型０Ｈ，Ｏ最，
ｋｉｒｂｔ为０５ａｅ，ｅａ．。ｓ
整个设计分为ＶＬ程序设计和原理图设计两个单元。ＨＤ其中ＶＤＨＬ程序设计部分负责设计整个滤波器电路中所需用
方便地进行移植和重用。本文根据ＦＲ滤波器的设计原理，Ｉ
以ＦＲ数字滤波器的设计为例，Ｉ介绍使用ＶＤＬ硬件描述语言的单元器件，Ｈ包括寄存器、加法器、减法器以及乘法器几个单元进行数字逻辑设计的过程和方法，ＱａｔｓＩ的集成开发环器件。下面给出各设计单元的ＶＤＬ程序以及仿真波形。在ｕｒＩｕＨ境下用ＶＬ写了相应代码，ＨＤ编并利用ＱａｔｓＩ内部的仿真ｕｒＩｕ器对设计做了脉冲响应仿真和验证。
Ｋｅｒｓ：ＦＩ；ｄｇｔｌｉｔ；ｉｉａｓｇａｒｃｓｉｇ；ＶＨＤＬａｇａｅａｉｅｌｎｕｇ
０引言在通信与信息技术领域，字信号处理显得越来越重要，数
ｉｇｖｎｎｅｓｌｉｎｅｉｃｔｎｏｕｓｅｐｎｅｆｒｔｅｄｓｇｒｏｄｃｄｂｓｇｔｅｓｌｔｒｉＱａｔｓＩｓｉｅ，ａｄｔｉａｏａｄｖｒａｉｆｉｌｒｓｏｓｏｅｉｎａｅｃｎｕｔｙｕｉｈｉａｏｎｕｒＩｈｍｕｔｎｉｆｏｍｐｅｈｅｎｍｕｕ．

基于DSP的FIR数字滤波器的设计与仿真毕业设计论文

基于DSP的FIR数字滤波器的设计与仿真毕业设计论文研究背景数字信号处理在现代通信、音视频处理、图像处理等领域中起着至关重要的作用，数字滤波器是数字信号处理中的重要内容。

其中FIR数字滤波器是一种常用的滤波器，其具有线性相位和稳定性等特点，在数字信号处理中应用广泛。

因此，本毕业设计将以FIR 数字滤波器为研究对象，结合DSP平台，进行数字滤波器的设计与仿真研究。

研究目标本文旨在设计一种基于DSP的FIR数字滤波器，并且研究其性能和仿真效果。

主要目标包括：1. 掌握DSP平台的开发流程和设计方法，包括硬件平台和软件开发技术。

2. 研究FIR数字滤波器的原理和特点，掌握其设计方法和计算技巧。

3. 基于DSP平台设计实现FIR数字滤波器，包括硬件和软件两个方面，满足设计要求。

4. 仿真FIR数字滤波器的性能和效果，验证设计的正确性和可行性。

5. 撰写毕业设计论文，总结设计过程和结果，体现出自己的设计思路和方法。

研究方法本研究采用如下方法：1. 研究DSP平台的开发流程和设计方法，包括使用硬件平台和软件开发技术。

2. 研究FIR数字滤波器的原理和特点，掌握其设计方法和计算技巧。

3. 基于DSP平台设计实现FIR数字滤波器，采用Verilog语言描述硬件电路，C语言编写软件程序。

4. 利用模拟工具对FIR数字滤波器进行仿真，测试性能和效果。

5. 撰写毕业设计论文，总结设计过程和结果，体现出自己的设计思路和方法。

预期结果本研究预期可以达到如下结果：1. 掌握DSP平台的开发流程和设计方法，能够应用于数字信号处理和嵌入式系统开发等领域。

2. 研究FIR数字滤波器的原理和特点，掌握其设计方法和计算技巧，能够进行数字信号处理相关工作。

3. 基于DSP平台设计实现FIR数字滤波器，满足设计要求，具有较好的性能和稳定性。

4. 仿真FIR数字滤波器的性能和效果，能够验证设计的正确性和可行性。

5. 撰写毕业设计论文，总结设计过程和结果，体现出自己的设计思路和方法，具有较好的表达和撰写能力。

如何设计和实现电子电路的数字滤波器

如何设计和实现电子电路的数字滤波器数字滤波器是电子电路设计中常用的一种模块，它可以去除信号中的不需要的频率分量，同时保留所需的信号频率。

本文将介绍数字滤波器的设计和实现方法。

一、数字滤波器的基本原理数字滤波器可以分为两大类：无限脉冲响应（IIR）滤波器和有限脉冲响应（FIR）滤波器。

IIR滤波器的特点是具有无限长的脉冲响应，可以实现更为复杂的滤波功能；而FIR滤波器的脉冲响应是有限长的，适用于对频率响应要求较为严格的应用场景。

数字滤波器的设计思路是将模拟信号进行采样并转换为离散信号，然后利用差分方程实现各种滤波算法，最后将离散信号再次还原为模拟信号。

常见的离散滤波器有低通、高通、带通和带阻四种类型，根据不同的滤波需求选择合适的类型。

二、数字滤波器的设计步骤1. 确定滤波器类型和滤波需求：根据要滤除或保留的频率范围选择滤波器类型，确定截止频率和带宽等参数。

2. 选择合适的滤波器结构：基于具体需求，选择IIR滤波器还是FIR滤波器。

IIR滤波器通常具有较高的性能和更复杂的结构，而FIR滤波器则适用于对相位响应有严格要求的场景。

3. 设计滤波器的差分方程：根据所选滤波器结构，建立差分方程，包括滤波器阶数、系数等参数。

4. 系统状态空间方程：根据差分方程建立系统状态空间方程，包括状态方程和输出方程。

5. 计算滤波器的系数：根据差分方程或系统状态空间方程，计算滤波器的系数。

可以使用Matlab等专业软件进行系数计算。

6. 系统实现和验证：根据计算得到的系数，使用模拟或数字电路实现滤波器。

通过测试和验证，确保滤波器的性能符合设计要求。

三、数字滤波器的实现方法1. IIR滤波器实现方法：IIR滤波器可以通过模拟滤波器转换实现。

首先，将连续系统的模拟滤波器转换为离散滤波器，这一步通常使用差分方程实现。

然后，利用模拟滤波器设计的频响特性和幅频特性，选择合适的数字滤波器结构。

最后，通过转换函数将连续系统的模拟滤波器转换为数字滤波器。

实验五：双线性变换法的设计IIR-数字滤波器

实验五、双线性变换法设计IIR 数字滤波器一、实验目的：1、熟悉用双线性变换法设计IIR 数字滤波器的原理与方法。

2、掌握数字滤波器的计算机仿真方法。

3、熟悉Batterworth 滤波器设计方法及特点二、实验原理（一）、IIR 数字滤波器的设计步骤：① 按照一定规则把给定的滤波器技术指标转换为模拟低通滤波器的技术指标； ② 根据模拟滤波器技术指标设计为响应的模拟低通滤波器；③ 跟据脉冲响应不变法和双线性不变法把模拟滤波器转换为数字滤波器；④ 如果要设计的滤波器是高通、带通或带阻滤波器，则首先把它们的技术指标转化为模拟低通滤波器的技术指标，设计为数字低通滤波器，最后通过频率转换的方法来得到所要的滤波器。

在MATLAB 中，经典法设计IIR 数字滤波器主要采用以下步骤：IIR 数字滤波器设计步骤（二）、用模拟滤波器设计数字滤波器的方法 1、冲激响应不变法：冲激响应不变法是从时域出发，要求数字滤波器的冲激响应h (n ) 对应于模拟滤波器h (t ) 的等间隔抽样。

优点：时域逼近良好；保持线性关系。

缺点：频域响应混叠。

只适用于限带低通滤波器和带通滤波器2、双线性变换法优点：克服了频域混叠模拟滤波器原型 buttap,cheb1ap频率变换模拟离散化 bilinear,impin varIIR 数字滤波器/Tπ/T π-3/Tπ3/Tπ-j ΩσjIm (z)Re(z)1S 平面Z 平面1S ~S T Tππ-将整个平面压缩变换到平面一个的带状区域缺点：高频时会引起畸变1）冲激响应不变法impinvar格式：[BZ,AZ]= impinvar （B,A,Fs ）功能：把具有[B,A]模拟滤波器传递函数模型转换为采样频率为Fs 的数字滤波器的传递函数模型[BZ,AZ]，Fs 默认值为1。

例：一个4阶的Butterworth 模拟低通滤波器的系统函数如下：12251)(234++++=s s s s s H a试用冲激响应不变法求出Butterworth 模拟低通数字滤波器的系统函数。

数字切比雪夫滤波器的设计及matlab仿真

数字切比雪夫滤波器的设计及matlab仿真数字切比雪夫滤波器是一种常见的数字滤波器，它是由切比雪夫多项式设计而成的。

切比雪夫多项式是一类代数多项式，在理论计算和实际应用中具有广泛的应用。

数字切比雪夫滤波器的设计和matlab仿真是数字信号处理领域中重要的研究内容。

数字切比雪夫滤波器的设计基本步骤如下：首先确定滤波器类型，例如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等。

然后，通过切比雪夫多项式计算出滤波器的传递函数H(s)，转换成离散传递函数H(z)，并确定滤波器的通带截止频率、阻带截止频率和通带最大衰减量。

最后在matlab中实现数字切比雪夫滤波器的设计和仿真。

在数字切比雪夫滤波器的设计中，需要注意以下几点：1.滤波器类型的选择要符合实际应用中的需求和要求，例如在音频处理中常用的是低通滤波器，用于去除高频噪声和杂音。

2.切比雪夫多项式的阶数越高，滤波器的设计越精细，但会使设计过程变得更加困难和计算量更大，需要权衡设计精细程度和计算成本。

3.通带截止频率和阻带截止频率的设置应该根据实际信号的频率分布情况来确定，保证滤波器能够有效去除噪声信号。

4.通带最大衰减量的选择应该综合考虑信号处理的精度和计算性能，保证在去除噪声的同时尽可能保留信号的有效信息。

数字切比雪夫滤波器的matlab仿真是设计过程中必不可少的环节之一。

在matlab中，可以使用自带的函数cheby1、cheby2、chebwin 等来进行数字切比雪夫滤波器的设计和仿真。

同时，matlab还提供了各种可视化工具，如fdatool、filter designer等，方便用户进行滤波器性能分析和优化。

在数字信号处理应用中，数字切比雪夫滤波器被广泛应用于图像处理、音频处理、信号解调等领域。

其设计和优化方法对于提高数字信号处理的效率和精度具有重要的意义。

因此，深入研究数字切比雪夫滤波器的设计和优化方法，不仅对于学术研究有所帮助，也对于工程实践具有重要的指导意义。

基于Simulink的数字滤波器系统仿真与分析

ＪｕｎｌｏａｎｎｉｅｓｔｏｒａｆＸｉｎｉｇＵｎｖｒｉｙ
文章编号：０６—５４（０８０１０３２２０）６—０４０１—０３
基于Ｓｍｌｋ的数字滤波器系统仿真与分析ｉｕｉｎ
吴四清，熊钢
（）Ｓｕｃｓ块库中的ＳｇａＧｎｒｔｒ２ｏｒｅ模ｉｌｅｅａｏ模ｎ
块：用来产生低频锯齿波信号ｓｗｏｔ．ａｔｈｏ数字滤波器可以对系统输入的信号进行数字（）Ｄｓｒｔ模块库中的ＤｓｒｔＦｌｒ块：３ｉｅｃｅｉｅｅｉｅ模ｃｔ
其中（）为滤波器的输入，（）为滤波器的输）ｎ，出．由线性系统的定义可知，低通数字滤器为一此线性离散系统．线性离散系统往往在ｚ域进行描述，由滤波器系统的差分方程可获得系统的ｚ变换域描述 ¨ ：
下：
点：
（）正弦载波信号模块Ｃｒｅ的参数设置：１ａｒｒｉ
（）信号发生器模块ＳｇａＧｎｒｔｒ以用１ｉｎｌｅｅａ可ｏ
频率Ｆｅｕｎｙ为１００ａ／ｅ，余设置为默认来产生多种信号如方波信号、弦信号、ｒｑｅｃ０ｒｄｓｃ其正锯齿波信值．号及随机信号等，使用时只需选择相应的信号即
（）信号发生器模块ＳｇａＧｎｒｏ参数设可．２ｉｌｅｅｔｎａｒ置：ｖｏｍ设置为ｓｗｏｔ，值与频率均设置Ｗａｅｆｒａｔｏ幅ｈ（）解调信号为离散信号，２主要是为了使数字

基于MATLAB的数字带通滤波器的仿真论文

基于MATLAB的数字带通滤波器的仿真论⽂通信系统综合设计与实践题⽬基于matlab的带通滤波器设计院（系）名称信息⼯程学院专业名称通信⼯程学⽣姓名翟佳⽻齐俊杰⽅超学⽣学号090110041090110005090110031指导教师赵春⾬2012 年5⽉21⽇摘要数字滤波器在现代通信领域内具有很重要的作⽤，在通信的过程中，发射源发射出来的信号会混杂多种频率的信号，如果需要接收到所需要的信号，就需要对这些信号进⾏滤波，把我们不需要的那些频率的信号给滤掉从⽽得到我们所需要的带有信息的信号，通过这种⽅法也可以去除空⽓中的噪声信号，在通信中具有重要的作⽤。

本⽂主要侧重数字带通滤波器的设计与matlab 的仿真。

⾸先，本⽂将讲数字带通滤波器的基本概念，特点以及在通信领域内的应⽤，对数字滤波器进⾏⼀个简要的概述。

其次，本⽂将讲IIR滤波器的设计⽅法，对⽐不同的模拟滤波器的特点及脉冲响应不变法与双线性变换法的特点来选择合适的⽅法实现IIR滤波器的设计。

接着，本⽂将讲FIR滤波器的特点并与IIR滤波器进⾏⽐较，阐述为什么要采⽤IIR滤波器进⾏设计⽽不采⽤FIR滤波器。

最后，对所设计IIR带通滤波器进⾏仿真并对仿真后的结果进⾏分析，并与预计的仿真结果进⾏⽐较。

关键词：IIR滤波器FIR滤波器数字带通滤波器matlab仿真⽬录1 数字滤波器的综述 (1)1.1数字滤波器的基本概念 (1)1.2数字滤波器的主要分类和应⽤ (2)1.2.1数字滤波器的主要分类 (2)1.2.2数字滤波器的应⽤ (2)1.3数字滤波器的研究⽬的与意义 (3)1.4数字滤波器的发展前景 (4)2带通数字滤波器 (4)2.1带通数字滤波器的特点 (4)2.2 带通数字滤波器的作⽤ (4)2.3 带通数字滤波器的设计⽅法 (5)3 ⽆线脉冲响应数字滤波器 (5)3.1⽆线脉冲响应数字滤波器的基本概念 (5)3.2⽆线脉冲响应数字滤波器的结构 (6)3.2.1 直接型 (6)3.2.2 级联型 (7)3.3 模拟滤波器 (9)3.3.1各种模拟滤波器的介绍 (9)3.3.2 模拟滤波器的⽐较 (10)3.4脉冲响应不变法与双线性变换法 (11)3.4.1 脉冲响应不变法 (11)3.4.2 双线性变换法 (13)3.4.3 脉冲响应不变法与双线性变换法的⽐较 (14)4有限脉冲响应数字滤波器 (15)4.1 FIR滤波器 (15)4.2 FIR与IIR滤波器的⽐较 (16)5数字带通滤波器的matlab的仿真 (17)5.1 MATLAB的数字带通滤波器的仿真 (17)5.1.1 脉冲响应不变法设计滤波器 (17)5.1.2 双线性变换法设计滤波器 (20)5.2⽤simulink仿真⾃⼰所设计的数字带通滤波器 (23)总结 (26)数字带通滤波器数字滤波器在现代通信领域内具有很重要的作⽤，在通信的过程中，发射源发射出来的信号会混杂多种频率的信号，如果需要接收到所需要的信号，就需要对这些信号进⾏滤波，把我们不需要的那些频率的信号给滤掉从⽽得到我们所需要的带有信息的信号，通过这种⽅法也可以去除空⽓中的噪声信号，在通信中具有重要的作⽤。

数字滤波器设计

数字滤波器概述一、数字滤波器的基本概念信号处理最广泛的应用是滤波。

数字滤波，是指输入、输出均为离散时间信号，利用离散时间系统特性对输入信号进行加工和变换，改变输入序列的频谱或信号波形，让有用频率的信号分量输出，抑制无用的信号分量输入。

或者说，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算法。

数字滤波器是一个离散时间系统。

应用数字滤波器处理模拟信号时，首先须对输入模拟信号进行限带、抽样和模数转换。

数字滤波器输入信号的抽样率应大于被处理信号带宽的两倍。

数字滤波器的频率响应具有以抽样频率为间隔的周期重复特性，且以折叠频率（即二分之一抽样频率点）呈镜像对称。

为得到模拟信号，数字滤波器处理的输出数字信号须经数模转换、平滑。

数字滤波器具有高精度、高可靠性、可程控改变特性或复用、便于集成等优点。

数字滤波器在语声信号处理、图像信号处理、医学生物信号处理以及其他应用领域（如通信、雷达、声纳、仪器仪表和地震勘探等）都得到了广泛的应用。

数字滤波器有低通、高通、带通、带阻和全通等类型。

它可以是时不变的或时变的、因果的或非因果的、线性的或非线性的。

如果数字滤波器的内部参数不随时间而变化，则称为时不变的，否则为时变的。

如果数字滤波器在某一给定时刻的响应与在此时刻以后的激励无关，则称为因果的，否则为非因果的。

如果数字滤波器对单一或多个激励信号的响应满足线性条件，则称为线性的，否则为非线性的。

应用最广的是线性、时不变数字滤波器。

二、数字滤波器的基本结构作为线形时不变系统的数字滤波器可以用系统函数来表示，而实现一个系统函数表达式所表示的系统可以用两种方法：一种方法是采用计算机软件实现；另一种方法是用加法器、乘法器、和延迟器等组件设计出专用的数字硬件系统，即硬件实现。

不论软件实现还是硬件实现，在滤波器设计过程中，由同一系统函数可以构成很多不同的运算结构。

对于无限精度的系数和变量，不同结构可能是等效的，与其输入和输出特性无关；但是在系数和变量精度是有限的情况下，不同运算结构的性能就有很大的差异。

微机保护数字滤波器仿真设计(修改稿)

微机保护数字滤波器仿真设计The Digital Filter Simulation Design ofMicrocomputer protection总计毕业设计（论文） 32 页表格 0 个插图 6 幅随着电力系统规模的不断扩大，对继电保护性能的要求也越来越高。

因此，微机保护受到了人们的广泛关注。

然而，数字滤波器是微机保护中最重要的组成部分之一。

本文首先对数字滤波器的背景意义、发展趋势、实现方法进行了介绍；并介绍了可用于开发数字滤波器的设计仿真平台——MATLAB，包括MATLAB的主要功能、用户界面设计以及滤波器在设计仿真中的应用；然后通过简要介绍数字滤波器的一些相关知识，引出了差分滤波器和加法滤波器；最后比较了这两个滤波器的滤波特性。

关键词：微机保护数字滤波仿真设计滤波特性With the development of power system, the relay protection performance requirements are also getting higher and higher. Therefore, microcomputer protection has been widespread concern. However, the digital filter in microcomputer protection is one of the most important parts. In this thesis, the background and meaning of digital filter, trend of development, implementation methods are introduced; and introduced can be used for the development of the digital filter design and Simulation Platform -- MATLAB, including the main functions of MATLAB, the design of user interface and filter in the design application in the simulation of digital filter; then through a brief introduction of some related knowledge, led differential filter and adding filter; finally the comparison between the two filter characteristics.Key Words:relay protection;digital filter; simulation design;filter characteristics目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章微机保护概述 (1)1.1 微机保护的运行原理 (1)1.2 微机保护的硬件构成 (1)1.3 微机保护的特点 (2)1.4 数字滤波器在微机保护中的作用 (2)第二章数字滤波器 (4)2.1 数字滤波器的基本知识 (4)2.2 差分滤波器 (6)2.3 加法滤波器 (7)第三章基于MATLAB的仿真设计 (9)3.1 MATLAB的概述 (9)3.2 差分滤波器的仿真设计 (11)3.3 加法滤波器的仿真设计 (14)3.4 两种滤波器的比较及应用 (17)结语 (24)参考文献 (25)附录差分滤波器程序 (19)第一章微机保护概述微机保护是用微型计算机构成的继电保护，是电力系统继电保护的发展方向（现已基本实现，尚需发展），它具有高可靠性，高选择性，高灵敏度。

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的数字滤波器的设计与仿真

西安欧亚学院本科毕业论文（设计）题目：学生姓名：指导教师：所在分院：专业：班级：二O一一年四月基于Matlab的数字滤波器的设计与仿真摘要: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的滤波器分析设计工具FDAtools（Filter Design and Analysis Tool）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。

给出了使用matlab语言进行程序设计和利用信号处理工具箱的fdatool工具进行界面设计的具体步骤。

利用matlab设计滤波器, 可以随时对比设计要求和滤波器特性调整参数，直观简便，极大的减轻了工作量，有利于滤波器设计的最优化。

本文还介绍了如何利用matlab环境下的仿真软件simulink对所设计的滤波器进行模拟仿真。

最后还讨论了用DSP芯片实现所设计的滤波器的方法。

本文利用MATLAB/SIMULINK 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 数子滤波器，不但使设计结果更加直观，而且提高了滤波器的设计精度，从而更好地达到了预期的效果。

关键词：.FDAtools;FIR数字滤波器;simullink仿真;窗函数法;频率采样法Matlab-based digital filter design and simulationAbstract:The traditional digital filter, the design process of complex computing workload big, filtering properties, affected it hard to adjust the application. This paper introduces a kind of Filter matlab FDAtools Analysis and Design tools themselves and order the Filter Tool (by rapid and effective Design) of software component Design method of traditional digital Filter. Using matlab language is given for program design and use of signal processing fdatool toolbox of tools for interface design of the specific steps. Matlab design filter, can always contrast the design requirements and filter characteristics, easy adjustment parameters greatly reduced the workload, be helpful for the optimization design of fir. This paper also introduces how to use matlab simulation software simulink filters the design of simulation.Keywords: FDAtools;FIR digital filters; simullink;simulstion window function method;frequency sampling method目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景及目的 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 研究内容 (1)1.4 研究方法 (2)1.5 Matlab简介 (2)1.6 Matlab的特点 (2)1.7 Matlab的系统组成 (2)1.8 论文提纲 (3)第2章数字滤波器基本原理 (4)2.1 数字滤波器原理 (4)2.2 数字滤波器分类 (4)2.3 数字滤波器技术要求 (6)第3章FIR数字滤波器的设计 (9)3.1 窗函数法设计FIR数字滤波器 (9)3.1.1 窗函数法设计原理 (9)3.1.2 FIR数字滤波器的设计实例 (10)3.2 频率采样法设计FIR数字滤波器 (11)3.2.1 频率采样法的基本思想 (13)3.2.2 FIR数字滤波器的设计实例 (14)3.3 窗函数法和频率采样法 (18)3.3.1 通过实例对两种方法做比较 (18)3.3.2 两种方法设计带通滤波器 (20)第4章应用Simulink对FIR数字滤波器滤波 (22)4.1 FDATool和Simulink工具 (22)4.1.1 FDATool的介绍 (22)4.1.2 FDATool的使用 (22)4.2 Simulink工具 (22)4.2.1 Simulink的介绍 (22)4.2.2 Simulink的使用 (22)4.3 利用FDATool和Simulink设计FIR数字滤波器 (23)4.4 数字滤波器的仿真及实现 (25)第5章浅析用MATLAB辅助DSP实现FIR数字滤波器 (29)5.1 MATLAB辅助DSP开发简介 (29)5.2 MATLAB与CCS及目标DSP间的连接 (29)5.3 MATLAB辅助DSP实现FIR过程 (30)第6章结论 (31)致辞 (32)参考文献 (33)附录:论文中所提到的程 (34)第1章绪论1.1课题背景及目的1.1.1 背景来源本文FIR数字滤波器设计时Matlab软件使用的是Matlab7.0。

数字滤波器的设计及实现实验报告

数字滤波器的设计及实现实验报告1.数字滤波器是一种用于信号处理的重要工具，通过去除或衰减信号中的噪声、干扰或无用信息，从而实现信号的滤波和提取。

本实验旨在学习数字滤波器的设计原理和实现方法，并通过实验验证其滤波效果。

2. 实验目的•理解数字滤波器的基本原理和设计方法；•掌握数字滤波器的实现步骤和工具；•利用实验进行数字滤波器的设计与仿真；•分析和评估数字滤波器的性能指标。

3. 实验器材•计算机•MATLAB或其他数学软件4. 实验流程1.理解数字滤波器的基本原理和设计方法；2.根据所需的滤波特性选择滤波器类型（低通、高通、带通、带阻）；3.设计滤波器的参数，如截止频率、阶数、窗函数等；4.使用MATLAB或其他数学软件进行滤波器的设计与仿真；5.评估滤波器的性能指标，如频率响应、幅度响应、相位响应等；6.分析实验结果，数字滤波器设计与实现的经验与教训。

5. 实验内容5.1 数字滤波器原理数字滤波器是通过数字信号处理算法来实现滤波功能的滤波器。

它可以通过对信号进行采样、变换、运算等处理来实现对信号频率成分的选择性衰减或增强。

数字滤波器通常包含两种主要类型：无限脉冲响应（IIR）滤波器和有限脉冲响应（FIR）滤波器。

IIR滤波器具有时间域响应的无限长度，而FIR滤波器具有有限长度的时间域响应。

5.2 数字滤波器设计步骤•确定滤波器类型：根据滤波要求选择低通、高通、带通或带阻滤波器；•设计滤波器参数：包括截止频率、阶数、窗函数等；•进行滤波器设计：利用MATLAB等数学软件进行滤波器设计，滤波器系数；•进行滤波器仿真：通过信号输入滤波器进行仿真，评估滤波效果；•优化和调整：根据实际需要，对滤波器参数进行优化和调整，以获得更好的滤波效果。

5.3 实验结果与分析经过实验设计和仿真，我们得到了一个具有良好滤波效果的数字滤波器。

在设计过程中，我们选择了一个5阶的Butterworth低通滤波器，截止频率为1000Hz。

实验四IIR数字滤波器设计及软件实现实验报告

实验四I I R 数字滤波器设计及软件实现实验报告一、实验目的（1）熟悉用双线性变换法设计IIR 数字滤波器的原理与方法；（2）学会调用MATLAB 信号处理工具箱中滤波器设计函数（或滤波器设计分析工具fdatool ）设计各种IIR 数字滤波器，学会根据滤波需求确定滤波器指标参数。

（3）掌握IIR 数字滤波器的MATLAB 实现方法。

（3）通过观察滤波器输入输出信号的时域波形及其频谱，建立数字滤波的概念。

二、实验原理设计IIR 数字滤波器一般采用间接法（脉冲响应不变法和双线性变换法），应用最广泛的是双线性变换法。

基本设计过程是：①先将给定的数字滤波器的指标转换成过渡模拟滤波器的指标； ②设计过渡模拟滤波器；③将过渡模拟滤波器系统函数转换成数字滤波器的系统函数。

MATLAB 信号处理工具箱中的各种IIR 数字滤波器设计函数都是采用双线性变换法。

第六章介绍的滤波器设计函数butter 、cheby1 、cheby2 和ellip 可以分别被调用来直接设计巴特沃斯、切比雪夫1、切比雪夫2和椭圆模拟和数字滤波器。

本实验要求读者调用如上函数直接设计IIR 数字滤波器。

本实验的数字滤波器的MATLAB 实现是指调用MATLAB 信号处理工具箱函数filter 对给定的输入信号x(n)进行滤波，得到滤波后的输出信号y(n ）。

三、实验内容及步骤（1）调用信号产生函数mstg 产生由三路抑制载波调幅信号相加构成的复合信号st ，该函数还会自动绘图显示st 的时域波形和幅频特性曲线，如图10.4.1所示。

由图可见，三路信号时域混叠无法在时域分离。

但频域是分离的，所以可以通过滤波的方法在频域分离，这就是本实验的目的。

图10.4.1 三路调幅信号st 的时域波形和幅频特性曲线（2）要求将st 中三路调幅信号分离，通过观察st 的幅频特性曲线，分别确定可以分离st 中三路抑制载波单频调幅信号的三个滤波器（低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器）的通带截止频率和阻带截止频率。

基于MATLAB环境的数字滤波器的设计与仿真

基于MATLAB环境的数字滤波器的设计与仿真摘要：数字滤波器是数字信号处理中最重要的工具之一。

在许多科学技术领域中广泛采用数字滤波器进行信号处理。

数字滤波器分为两类，即有限脉冲响应滤波器（FIR）和无限脉冲响应滤波器（IIR）。

数字滤波器是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种装置。

其功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理，以达到改变信号频谱的目的。

由于电子计算机技术和大规模集成电路的发展，数字滤波器已可用计算机软件实现，也可用大规模集成数字硬件实时实现。

本文针对在实际设计中要大量应用数字滤波器这一现实，对数字滤波器的基本理论、性能特点、设计方法进行了全面的分析，特别是对有限冲击响应数字滤波器(FIR)的设计进行了深入的探讨。

文章运用了MA TLAB仿真手段对数字滤波器的设计理论和设计方法方法进行了研究。

论文主要包括数字滤波器以及MATLAB在信号处理方面的概述，FIR数字滤波器设计方法的介绍，MATLAB语言仿真，以及最终结论。

本论文所采用的研究方法是仿真比较，介绍了常用滤波器的设计方法，通过MATLAB软件对各种方法分别实现仿真，然后对仿真结果进行比较。

通过对数字滤波器的理论研究为今后的实践奠定理论基础。

关键词：数字滤波器；FIR滤波器；MATLAB；仿真Design and Simulation of Digital FilterBased On MATLABAbstract: Digital filter is one of the most important parts of digital signal processing. In many fields of science and technology, it is widely used for digital signal processing. Digital filter includes finite impulse response filter(FIR) and infinite impulse response filter(IIR).Digital wave filter is a kind of installation that forms by digital multiplier, adder and the unit of delay time. Its function is to carry out operational handling for inputting the digital code of dispersed signal in order to reach the purpose that changes signal frequency spectra. Because of the development of the computer technical circuit of large scale integration digital wave filter can already realize with computer software, can also realize with the digital hardware real time of large scale integration. Digital wave filter is a dispersed time system. As digital filters, in particular FIR filters, are widely used in modern designs, this dissertation comprehensively anglicized fir’s basic theory, characters and design methodologies.In this paper, MATLAB simulation is employed to study the design theory and methods of digital filter. The summary of digital filter and MATLAB language are introduced. Method of FIR filter design, results of MATLAB simulation are described in detail as well. The common design methods of digital filter are simulated with MATLAB to find the result that I need before. It is hope that it can provide a reference for future appliance.Key Words: digital filter；FIR filter；MATLAB；simulation第一章绪论1.1 数字滤波器的现状及发展数字滤波器按单位脉冲响应的性质可分为无限长单位脉冲响应滤波器IIR和有限长单位脉冲响应滤波器FIR两种。

FIR滤波器组的设计与Matlab仿真

FIR 滤波器组的设计与Matlab 仿真1 引言在许多数字信号处理系统中，如语音或音频信号处理中，有限冲激响应（FIR ）滤波器是最常用的组件之一，它完成信号预调、频带选择和滤波等功能。

FIR 滤波器虽然在截止频率的边沿陡峭性能上不及无限冲激响应（IIR ）滤波器，但是却具有严格的线性相位特性，稳定性好，能设计成多通带（或多阻带）滤波器组，所以能够在数字信号处理领域得到广泛的应用。

Matlab 是mathswork 公司推出的一套高性能的数值计算和可视化软件，它集数值分析、信号运算、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，具有很强的绘图功能。

利用它自带的丰富的函数和信号处理工具箱，可以很方便地设计和仿真FIR 滤波器组。

2 用窗函数法设计FIR 滤波器一个离散时间系统H （z ）=B （z ）/A （z ），若分母多项式A （z ）的系数a 1=…=a N =0,那么该系统即变成FIR 系统，即n Mn n M M z b z b z b b z H -=--∑=+++=0110)( （1）显然，系数b 0，b 1，…，b M 即是该系统的单位抽样响应h(0) ，h(1) ，…，h(M) ，且当n>M 时，h(n)≡0。

所对应的FIR 滤波器的转移函数为n Mn z n h z H -=∑=0)()( （2）H （z ）的频率响应应近似为H d (e jw )，而且是线性相位的。

FIR 滤波器有许多行之有效的设计方法，如窗函数法、频率抽样法及最佳一致逼近法等，其中窗函数法很适合于带通滤波器组的设计。

一个截止频率为ωc 的理想低通滤波器H d (e jw )，其冲激响应h d (n)是无限长和非因果的。

对h d (n)加窗（窗函数用w(n)表示，窗宽为有限值M ）的结果，便得到一个FIR 滤波器h(n)，它是对所要求的理想低通滤波器的逼近。

如果窗函数w(n)和FIR 滤波器h(n)的频率特性分别用W(e jw )和H(e jw )表示，则H(e jw )将等于W(e jw )和H d (e jw )的卷积。

数字滤波器的MATLAB设计与仿真及在DSP上的实现

数字滤波器的MATLAB设计与仿真及在DSP上的实现数字滤波器的MATLAB设计与仿真及在DSP上的实现概述：数字滤波器是数字信号处理（DSP）中的重要组成部分，常用于信号去噪、频率选择、滤波等应用。

本文将介绍数字滤波器的设计、仿真以及在DSP上的实现。

我们将使用MATLAB软件进行数字滤波器设计和仿真，并利用DSP芯片进行实现。

第一部分：数字滤波器的设计与仿真1. 信号基础知识在设计数字滤波器之前，我们需要了解信号的基础知识，如信号的采样率、带宽、频率等。

这些基础知识将有助于我们选择合适的滤波器类型和参数。

2. 滤波器类型数字滤波器可以分为两大类别：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。

IIR滤波器具有无限的冲激响应，因此可以实现更为复杂的频率响应特性；而FIR滤波器降低了系统的非线性，同时具有线性相位特性，适用于需要精确延迟的应用。

3. 滤波器设计方法常用的数字滤波器设计方法包括窗函数法、最小二乘法和频率抽取法等。

根据具体的应用需求，我们可以选择合适的设计方法，并通过MATLAB进行滤波器的设计和参数调整。

4. 滤波器性能评估在设计完成后，我们需要评估数字滤波器的性能。

常见的评价指标包括滤波器的频率响应、幅频特性、相频特性、群延迟等。

通过MATLAB的仿真，我们可以直观地观察并分析滤波器的性能。

第二部分：数字滤波器在DSP上的实现1. DSP概述数字信号处理器（DSP）是一种专门设计用于处理数字信号的微处理器。

与通用微处理器相比，DSP具有更高的运算速度和更低的功耗，适用于实时信号处理应用。

2. DSP开发环境搭建为了实现数字滤波器的DSP上的实现，我们首先需要搭建DSP开发环境。

选择合适的DSP芯片，安装开发工具，编写代码并进行调试。

在本文中，我们以TMS320F28335为例，使用CCS开发工具进行开发。

3. 数字滤波器的DSP实现根据数字滤波器的设计结果，我们可以将其转化为DSP上的实现代码。

非平稳时变随机噪声的数字滤波器设计与仿真

ＬＩＬｅｉ
（ｏｌｇｆｎｏｍａｉｎＳｉｃｎｃｎｌｇ，ｎｄｏＵｎｖｒｉｆＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇ，ｎｄｏ２６６，ｈｎ）ＣｌｅｏｆｒｔｃｎｅａｄＴｅｈｏｏｙＱｉｇａｉｅｓｙｏｃｃｎｅｈｏｏｙＱｉｇａ６０１ＣｉａｅＩｏｅｔｅ
第３３卷第１期青岛科技大学学报（自然科学版）Ｖｏ．３Ｎｏ１１３．２１年２月０２ＪｕｎｌｆｎｄｏＵｎｖｒｉｆｃｎｅａｄＴｅｈｏｏｙＮｔｒ１ｃｎｅＥｉｏ）ｏｒａｏｇａｉｅｓｙｏｉｃｎｃｎ１ｇ（ａｕａＳｉｃｄｔｎＦｂ２１ＱｉｔＳｅｅｉｅ．０２
随机噪声抑制方法的选择很大程度上取决于对其统计特性等先验知识的掌握程度；果知道如信号的表达式，则采用匹配滤波的方法ｎ；状态
分析要求将母亲的心音及母亲腹部脏器活动干扰等噪声去除。由于母亲的心音是最大的干扰，］
数据仿真，验证了该算法的有效性，实现了对时变非平稳噪声的有效抑制。关键词：随机噪声滤波；自适应信号处理；自适应干扰对消；Ｓ算法Ｌ
中图分类号：Ｐ３１Ｔ９文献标志码：Ａ
ＤｉｉａｌｅｓｇｎｉｕａｉｎｆｒＮｏ ’ ｔｔｏａｙＲａｄｍｉｅｇｔｌＦｉｔｒＤｅｉｎａｄＳｍｌｔｏｏｎｓａｉｎｒｎｏＮｏｓ