实验11用MATLAB设计FIR数字滤波器综述
matlabfir滤波器设计
matlabfir滤波器设计在数字信号处理中，滤波器是一种常用的工具，用于处理信号的频率特性。
其中，FIR（有限脉冲响应）滤波器是一种常见的滤波器类型之一。
MATLAB提供了方便的工具和函数来设计和实现FIR滤波器。
在本文中，我们将介绍MATLAB中如何使用fir1函数来设计FIR滤波器。
要使用fir1函数设计FIR滤波器，需要指定滤波器的阶数和截止频率。
阶数决定了滤波器的复杂度，而截止频率则决定了滤波器的频率响应特性。
通过调整这两个参数，可以设计出不同类型的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
接下来，我们可以使用fir1函数来设计一个简单的低通滤波器。
例如，我们可以指定一个4阶低通滤波器，截止频率为0.5（归一化频率，取值范围为0到1）。
通过调用fir1函数并传入相应的参数，即可得到设计好的滤波器系数。
设计好滤波器系数后，我们可以将其应用于信号处理中。
例如，我们可以使用filter函数来对信号进行滤波。
将设计好的滤波器系数和待处理的信号作为输入参数传入filter函数，即可得到滤波后的信号。
这样，我们就可以实现对信号的滤波处理。
除了fir1函数外，MATLAB还提供了其他用于滤波器设计的函数，如firpm、fircls、firls等。
这些函数可以实现更复杂的滤波器设计，满足不同的需求。
通过选择合适的函数和参数，可以设计出性能优越的滤波器，用于各种信号处理应用中。
MATLAB提供了强大的工具和函数来设计和实现各种类型的滤波器。
通过合理选择滤波器的阶数和截止频率，以及使用适当的函数来设计滤波器系数，可以实现对信号的有效滤波处理。
希望本文能够帮助读者了解MATLAB中fir1函数的使用方法，进一步掌握滤波器设计的技巧，提高信号处理的效率和质量。
Matlab设计FIR数字滤波器
FIR数字滤波器专业：学号：XX：一课题目的：1学会使用Matlab的各项功能。
2学会把自己在课堂上学习的知识运用到实践当中。
3了解利用Matlab设计FIR数字滤波器的基本方法。
4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。
5提高自己对于新知识的学习能力及进行实际操作的能力。
二课题要求：在信号处理过程中所处理的信号往往混有噪音，从接受到的信号中消除或减弱噪音是信号处理过程中十分重要的问题。
根据有用信号和噪音的不同特性，提取有用信号的过程称为滤波，实现滤波功能的系统称为滤波器。
而数字滤波器又是滤波器中运用极为广泛的一种滤波器。
数值滤波技术是数字信号处理的一个重要组成部分，滤波器的设计是信号处理的核心问题之一。
FIR数字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。
要求通过网络及各种资料解决实际问题设计一个符合要求的FIR数字滤波器。
三课题内容：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固有优点外,还有滤波精度高、稳定性好、灵活性强等优点。
在数字信号处理中,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，FIR数字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。
设计中采用窗函数法，频率采样法和优化设计方法，通过调用Matlab函数设计FIR数字滤波器。
绘制出滤波器的特性图。
利用所设计的滤波器对多个频带叠加的正弦信号进行处理，对比滤波前后的信号时域和频域图，验证滤波器的效果。
最后录制一段语音信号，并对录制的信号进行采样和加噪，绘制出采样后语音信号的时域波形和频谱图，然后用所设计的滤波器对加噪后的信号进行滤波，绘制出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化。
基于matlab的fir数字滤波器的设计
一、引言数字滤波器是数字信号处理中至关重要的组成部分，它能够对数字信号进行滤波处理，去除噪音和干扰，提取信号中的有效信息。
其中，fir数字滤波器作为一种常见的数字滤波器类型，具有稳定性强、相位响应线性等特点，在数字信号处理领域得到了广泛的应用。
本文将基于matlab软件，探讨fir数字滤波器的设计原理、方法和实现过程，以期能够全面、系统地了解fir数字滤波器的设计流程。
二、fir数字滤波器的基本原理fir数字滤波器是一种有限长冲激响应（finite impulse response, FIR）的数字滤波器，其基本原理是利用线性相位特性的滤波器来实现对数字信号的筛选和处理。
fir数字滤波器的表达式为：$$y(n) = \sum_{k=0}^{M}h(k)x(n-k)$$其中，y(n)为输出信号，x(n)为输入信号，h(k)为滤波器的系数，M为滤波器的长度。
fir数字滤波器的频率响应特性由其系数h(k)决定，通过设计合适的系数，可以实现对不同频率成分的滤波效果。
三、fir数字滤波器的设计方法fir数字滤波器的设计方法主要包括窗函数法、频率抽样法、最小最大法等。
在matlab中，可以通过信号处理工具箱提供的fir1函数和firls函数等来实现fir数字滤波器的设计。
下面将分别介绍这两种设计方法的基本原理及实现步骤。
1. 窗函数法窗函数法是fir数字滤波器设计中最为常见的方法之一，其基本原理是通过对理想滤波器的频率响应进行窗函数加权来满足设计要求。
在matlab中，可以使用fir1函数实现fir数字滤波器的设计，其调用格式为：h = fir1(N, Wn, type)其中，N为滤波器的阶数，Wn为滤波器的截止频率，type为窗函数的类型。
通过调用fir1函数，可以灵活地设计出满足特定要求的fir数字滤波器。
2. 频率抽样法频率抽样法是fir数字滤波器设计中的另一种重要方法，其基本原理是在频域上对理想滤波器的频率响应进行抽样，并拟合出一个最优的滤波器。
基于MATLAB设计FIR滤波器
基于MATLAB设计FIR滤波器FIR（Finite Impulse Response）滤波器是一种数字滤波器，它具有有限的冲激响应长度。
基于MATLAB设计FIR滤波器可以使用signal工具箱中的fir1函数。
fir1函数的语法如下：b = fir1(N, Wn, window)其中，N是滤波器的阶数，Wn是截止频率，window是窗函数。
要设计一个FIR低通滤波器，可以按照以下步骤进行：步骤1：确定滤波器的阶数。
阶数决定了滤波器的截止频率的陡峭程度。
一般情况下，阶数越高，滤波器的陡峭度越高，但计算复杂度也会增加。
步骤2：确定滤波器的截止频率。
截止频率是指在滤波器中将信号的频率限制在一定范围内的频率。
根据应用的需求，可以选择适当的截止频率。
步骤3：选择窗函数。
窗函数是为了在时域上窗口函数中心增加频率衰减因子而使用的函数。
常用的窗函数有Hamming、Hanning等。
窗函数可以用来控制滤波器的幅度响应特性，使得它更平滑。
步骤4：使用fir1函数设计滤波器。
根据以上步骤确定滤波器的阶数、截止频率和窗函数，可以使用fir1函数设计FIR滤波器。
具体代码如下：N=50;%设定阶数Wn=0.5;%设定截止频率window = hanning(N + 1); % 使用Hanning窗函数步骤5：使用filter函数对信号进行滤波。
设计好FIR滤波器后，可以使用filter函数对信号进行滤波。
具体代码如下：filtered_signal = filter(b, 1, input_signal);其中，input_signal是输入信号，filtered_signal是滤波后的信号。
以上，便是基于MATLAB设计FIR滤波器的简要步骤和代码示例。
根据具体需求和信号特性，可以进行相应的调整和优化。
基于MATLAB的FIR和IIR数字滤波器的设计
基于MATLAB的FIR和IIR数字滤波器的设计一、本文概述随着数字信号处理技术的飞速发展，数字滤波器作为其中的核心组件，已经广泛应用于通信、音频处理、图像处理、生物医学工程等诸多领域。
在数字滤波器中，有限脉冲响应（FIR）滤波器和无限脉冲响应（IIR）滤波器是最常见的两种类型。
它们各自具有独特的优点和适用场景，因此，对这两种滤波器的深入理解和设计掌握是工程师和研究人员必备的技能。
本文旨在通过MATLAB这一强大的工程计算工具，详细介绍FIR 和IIR数字滤波器的设计原理、实现方法以及对比分析。
我们将简要回顾数字滤波器的基本概念和分类，然后重点阐述FIR和IIR滤波器的设计理论，包括窗函数法、频率采样法、最小均方误差法等多种设计方法。
接下来，我们将通过MATLAB编程实现这些设计方法，并展示如何根据实际应用需求调整滤波器参数以达到最佳性能。
本文还将对FIR和IIR滤波器进行性能对比，分析它们在不同应用场景下的优缺点，并提供一些实用的设计建议。
我们将通过几个典型的应用案例，展示如何在MATLAB中灵活应用FIR和IIR滤波器解决实际问题。
通过阅读本文，读者将能够深入理解FIR和IIR数字滤波器的设计原理和实现方法，掌握MATLAB在数字滤波器设计中的应用技巧，为未来的工程实践和研究工作打下坚实的基础。
二、FIR滤波器设计有限脉冲响应（FIR）滤波器是一种数字滤波器，其特点是其脉冲响应在有限的时间后为零。
因此，FIR滤波器是非递归的，没有反馈路径，从而保证了系统的稳定性。
在设计FIR滤波器时，我们主要关注的是滤波器的阶数、截止频率和窗函数的选择。
在MATLAB中，有多种方法可以用来设计FIR滤波器。
其中，最常用的方法是使用fir1函数，该函数可以设计一个线性相位FIR滤波器。
该函数的基本语法是b = fir1(n, Wn)，其中n是滤波器的阶数，Wn是归一化截止频率，以π为单位。
该函数返回一个长度为n+1的滤波器系数向量b。
用MAtlab实现FIR数字滤波器的设计
设计方法
• 一、窗函数设计法 • 二、频率抽样设计法 • 三、最小二乘逼近设计法
FIR 数 字 滤 波 器 的 文 件
一、fir1.m
• 本文件采用窗函数法设计FIR数字滤波器，其调用格式是
• 1）b=fir1（N ,W c）
• 2）b=fir1（N,W c ,’high’） • 3）b=fir1（N,W c ,’stop’）
实践课题
FIR 数 字 滤 波 器 的 设 计
实践目的
通过实践加深对Matlab软件的认识。 能熟练应用并基本掌握Matlab软件， 通过实践对课本以外的内容有初步的 了解。 通过设计FIR数字滤波器，对滤波器 的功能和原理有初步的认识和了解。
实践课题简介
在数字信号处理的许多领域中， 如图像处理、数字通信等领域，常 常要求滤波器具有线性相位。FIR数 字滤波器的最大优点就是容易设计 成线性相位特性，而且它的单位冲 激响应是有限长的，所以它永远是 稳定的。
•
Hale Waihona Puke 上式中N为滤波器的阶次，W c是通带截止频率，其值在0~1之间， 1对应采样频率的一半，b是设计好的滤波器系数（单位冲激响应序 列）其长度为N+1。
对于格式（1）若W c是一标量，则可用来设计低通滤波器；若W c 是 的向量，则用来设计带通滤波器。 格式（2）用来设计高通滤波器。 格式（3）用来设计带阻滤波器。
部分滤波器的例子（频率抽样法）
部分滤波器的例子（最小二乘逼近设计法）
Fircls1设计的低通滤波器，归一化截止频率 为0.3，通带波纹为0.02，阻带波纹为0.008。
实践总结
通过这次实践课题的设计与制作，使我 对Matlab这个软件有了进一步的了解，并且 加深了课本上的知识。与此同时，使我对 滤波器有了初步的认识。提高了我的理解 以及分析能力，理论和实践相结合，不仅 巩固了我的理论知识，同时更提高了我的 实践能力，使我受益匪浅。
FIR滤波器的MATLAB设计与实现
FIR滤波器的MATLAB设计与实现FIR滤波器（Finite Impulse Response Filter）是一种数字滤波器，其特点是其响应仅由有限长度的序列决定。
在MATLAB中，我们可以使用信号处理工具箱中的函数来设计和实现FIR滤波器。
首先，需要明确FIR滤波器的设计目标，包括滤波器类型（低通、高通、带通、带阻）、通带和阻带的频率范围、通带和阻带的增益等。
这些目标将决定滤波器的系数及其顺序。
在MATLAB中，我们可以使用`fir1`函数来设计FIR滤波器。
该函数的使用方式如下：```matlabh = fir1(N, Wn, type);```其中，`N`是滤波器长度，`Wn`是通带边缘频率（0到0.5之间），`type`是滤波器的类型（'low'低通、'high'高通、'bandpass'带通、'stop'带阻）。
该函数会返回一个长度为`N+1`的滤波器系数向量`h`。
例如，如果要设计一个采样频率为10kHz的低通滤波器，通带截止频率为2kHz，阻带频率为3kHz，可以使用以下代码：```matlabfc = 2000; % 通带截止频率h = fir1(50, fc/(fs/2), 'low');```上述代码中，`50`表示滤波器的长度。
注意，滤波器的长度越大，滤波器的频率响应越陡峭，但计算成本也更高。
在设计完成后，可以使用`freqz`函数来分析滤波器的频率响应。
例如，可以绘制滤波器的幅度响应和相位响应曲线：```matlabfreqz(h);```除了使用`fir1`函数外，MATLAB还提供了其他函数来设计FIR滤波器，如`fir2`、`firpm`、`firls`等，具体使用方式可以参考MATLAB的文档。
在实际应用中，我们可以将FIR滤波器应用于音频处理、图像处理、信号降噪等方面。
例如，可以使用FIR滤波器对音频信号进行去噪处理，或者对图像进行锐化处理等。
fir数字滤波器设计实验报告
fir数字滤波器设计实验报告FIR数字滤波器设计实验报告概述数字滤波器是数字信号处理中的重要组成部分，广泛应用于音频、图像、视频等领域。
其中，FIR数字滤波器是一种常见的数字滤波器，具有线性相位、稳定性好、易于实现等优点。
本实验旨在设计一种基于FIR数字滤波器的信号处理系统，实现对信号的滤波和降噪。
实验步骤1. 信号采集需要采集待处理的信号。
本实验采用的是模拟信号，通过采集卡将其转换为数字信号，存储在计算机中。
2. 滤波器设计接下来，需要设计FIR数字滤波器。
为了实现对信号的降噪，我们选择了低通滤波器。
在设计滤波器时，需要确定滤波器的阶数、截止频率等参数。
本实验中，我们选择了8阶低通滤波器，截止频率为500Hz。
3. 滤波器实现设计好滤波器后，需要将其实现。
在本实验中，我们采用MATLAB 软件实现FIR数字滤波器。
具体实现过程如下：定义滤波器的系数。
根据滤波器设计的公式，计算出系数值。
利用MATLAB中的filter函数对信号进行滤波。
将采集到的信号作为输入，滤波器系数作为参数，调用filter函数进行滤波处理。
处理后的信号即为滤波后的信号。
4. 结果分析需要对处理后的信号进行分析。
我们可以通过MATLAB绘制出处理前后的信号波形图、频谱图，比较它们的差异，以评估滤波器的效果。
结果显示，经过FIR数字滤波器处理后，信号的噪声得到了有效的降低，滤波效果较好。
同时，频谱图也显示出了滤波器的低通特性，截止频率处信号衰减明显。
结论本实验成功设计并实现了基于FIR数字滤波器的信号处理系统。
通过采集、滤波、分析等步骤，我们实现了对模拟信号的降噪处理。
同时，本实验还验证了FIR数字滤波器的优点，包括线性相位、稳定性好等特点。
在实际应用中，FIR数字滤波器具有广泛的应用前景。
matlab 信号过fir数字滤波器设计
一、概述Matlab 是一种用于算法开发、数据分析和可视化的高级技术计算语言和交互式环境。
在信号处理领域，Matlab 是一种非常强大的工具，可以用来设计和实现数字滤波器。
本文将重点介绍如何使用 Matlab 过FIR (Finite Impulse Response) 数字滤波器设计。
二、FIR 数字滤波器概述FIR 数字滤波器是一种常见的数字滤波器，它的特点是其单位脉冲响应有限，并且没有反馈。
FIR 滤波器的频率响应可以通过其线性相位特性来描述，因此在许多应用中非常有用。
三、Matlab 中的 FIR 数字滤波器设计工具Matlab 中提供了许多用于数字滤波器设计的工具，其中包括 fdatool 和 fir1 函数。
1. fdatoolfdatool 是 Matlab 中的一个交互式工具，可以帮助用户设计各种类型的数字滤波器。
用户可以通过图形界面选择滤波器类型、滤波器阶数、截止频率等参数，并实时查看滤波器的频率响应和单位脉冲响应。
使用 fdatool 可以快速方便地设计出所需的 FIR 数字滤波器。
2. fir1 函数fir1 函数是 Matlab 中用于设计标准的低通、高通、带通和带阻 FIR数字滤波器的函数。
用户可以通过指定滤波器类型、截止频率、滤波器阶数等参数来调用 fir1 函数，从而得到所需的数字滤波器的系数。
四、利用 Matlab 设计 FIR 数字滤波器的步骤1. 确定滤波器类型首先要确定所需的数字滤波器的类型，包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
2. 确定滤波器的频率特性根据具体的应用需求，确定滤波器的截止频率、通带和阻带的大小，以及过渡带的宽度等参数。
3. 计算滤波器的系数根据所需的滤波器类型、频率特性和滤波器阶数等参数，使用 fdaool 工具或 fir1 函数计算出滤波器的系数。
4. 应用滤波器将得到的滤波器系数应用到需要滤波的信号上，即可得到滤波后的信号。
matlabfir滤波器设计
matlabfir滤波器设计在数字信号处理中，滤波器是一种常用的工具，用于对信号进行处理和分析。
其中，fir滤波器是一种常见的数字滤波器，具有线性相位和有限冲激响应的特点。
在Matlab中，fir滤波器设计是一项重要的任务，可以通过Matlab提供的函数和工具来实现。
fir滤波器是一种使用有限长脉冲响应（finite impulse response, FIR）的数字滤波器。
与IIR滤波器相比，fir滤波器具有较好的稳定性和线性相位特性，因此在许多应用中得到广泛应用。
fir滤波器的设计通常包括确定滤波器的系数，即滤波器的频率响应。
在Matlab中，可以使用fir1、firls、firpm等函数来设计fir滤波器。
fir1函数是Matlab中用于设计一阶和二阶fir滤波器的函数，可以指定滤波器的类型（低通、高通、带通、带阻）、截止频率和滤波器的阶数。
通过调整这些参数，可以设计出符合要求的fir滤波器。
另外，firls函数可以用于最小二乘法设计fir滤波器，firpm函数可以用于最小最大法设计fir滤波器。
fir滤波器设计的关键是确定滤波器的系数，即滤波器的权重。
在Matlab中，可以通过fir1、firls、firpm等函数来计算出滤波器的系数，从而实现fir滤波器的设计。
设计fir滤波器时，需要考虑滤波器的类型、截止频率、滤波器的阶数等因素，以满足具体的信号处理需求。
除了fir1、firls、firpm等函数外，Matlab还提供了firgr、fdatool 等工具，用于可视化fir滤波器的频率响应和设计滤波器。
通过这些工具，可以直观地查看滤波器的频率响应曲线、幅度响应和相位响应，帮助用户更好地理解和调整滤波器的设计参数。
fir滤波器设计是数字信号处理中的重要任务，Matlab提供了丰富的函数和工具，可以帮助用户设计出符合要求的fir滤波器。
通过合理选择滤波器的类型、截止频率和阶数，可以实现对信号的有效滤波和处理。
matlab的fir高通数字滤波器的设计和分析
基于MATLAB的FIR高通数字滤波器的设计和分析陆锐勇（2009012303）通信工程09级02班摘要：以MATLAB中FIR高通数字滤波器为例，对滤波进行工作原理分析。
利用声音处理函数作为数据接口，使用FDAtool设计滤波器，对仿真前后的音频进行波形和频谱的对比分析，加深对滤波的理解。
关键词：高通滤波，数字滤波，matlab,FIR0、引言数字信号处理的目的包括设计某种设备或者建立某个算法用来处理信号序列，使序列具有一些确定的性质，这个设备或者算法结构就成为数字滤波器。
数字滤波器的主要功能是对数字信号进行处理，最常见的处理是保留数字信号中的有用频率成分，去除信号中的无用频率成分。
通常是用有限精度的算法实现的离散时间线性时不变系统，它本身既可以有硬件也可以由软件来实现，还可以用DSP处理器配合软件实现。
数字滤波器可以分为有限冲激响应FIR和无线冲激响应IIR两种。
FIR滤波器可以通过窗函数法、频率抽样法和最优化设计方案来设计【1】。
首先解释FIR 数字高通滤波的物理过程，然后用FDAtool采用窗函数法设计语音高通滤波器。
1、数字滤波器的工作原理数字滤波器具有一定传输特性的数字信号处理功能，它的输入以及输出都是离散的数字信号，并借助于数字器件和一定的数值计算方法，对输入信号进行处理，改变输入信号，进而达到除去信号中无用成分而保留有用成分的功能。
数字滤波器是一个离散的数字信号处理装置，也是一个离散的时间系统，输入和输出都是一个时间序列。
这里设H（z）为数字滤波器的系统函数，h(n)为其相应的脉冲序列，则在时域内有y(n)=x(n)*h(n)在z域内有Y(z)=H(z)*X（z）上式中，X(z),Y(z)分别为输入x(n)和输出y(n)的Z变换。
在频域内有Y(jw)=H(jw)X(jw)上式中，H(jw)为数字滤波器的频率特性；X（jw）和Y(jw)分别为输入x(n)和输出y(n)的频谱.由以上论述可知，一个合适的滤波器系统函数H(z)可以改变输入x(n)的频率特性，经数字滤波处理后得到信号y(n)，保留x(n)中的有用频率成分，而去掉其中无用的成分。
基于matlab的fir数字滤波器综述
基于matlab的fir数字滤波器sea摘要：介绍了应用Matlab语言设计FIR数字滤波器时采用直接程序设计法。
同时介绍了FIR数字滤波器几种设计方法的函数调用格式；通过实例，给出了程序设计法的详细步骤，并在Matlab的Simulink环境下，对所设计的滤波器进行了仿真。
关键词：数字滤波器；Matlab引言1. MATLAB的特点MATLAB(Matrix Laboratory)机矩阵实验室是由美国MathWorks公司推出的一款集数值分析、矩阵计算、信号处理和图形显示于一体的工具软件。
它的命令语句功能非常强大,包含了大量高度集成的可直接调用的函数，高效简洁；另一方面，它又是一个开放系统，针对不同的学科，推出了不同的工具箱。
自1984年推向市场以来，经过十几年的发展和竞争，现已成为国际认可(IEEE)的最优化的科技应用软件一。
正是由于MATLAB具有良好的扩展性以及强大的数据分析和处理能力，现已广泛应用于矩阵代数、数值计算、数字信号处理、振动理论、神经网络控制、动态仿真等领域。
MATLAB是用M语言编程，尽管不能在M文件中直接调用C语言程序，但可以通过MATLAB提供的应用编程接口(API)来与外部接口，在MATLAB环境中调用C语言或Fortran程序、输入或输出数据以及与其他软件程序建立客户/服务器关系。
在MATLAB中调用C语言程序，必须通过MEX文件来实现。
2.FIR数字滤波器滤波就是有选择性地提取或去掉(或削弱)某一段或某几段频率范围内的信号,数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统,它是通过对抽样数据进行数学处理来达到选频目的。
数字滤波器可分为IIR (无限冲激响应)和FIR (有限冲激响应)两种结构。
随着计算机技术和集成电路技术的发展，数字信号处理以其方便、灵活的特点，越来越引起人们的重视。
数字滤波器是数字信号处理的重要内容，数字滤波器的设计已成为数字信号处理研究中的热点一。
(整理)用Matlab设计FIR滤波器的三种方法
用MATLAB信号处理工具箱进行FIR滤波器设计的三种方法摘要介绍了利用MATLAB信号处理工具箱进行FIR滤波器设计的三种方法：程序设计法、FDATool设计法和SPTool设计法，给出了详细的设计步骤，并将设计的滤波器应用到一个混和正弦波信号，以验证滤波器的性能。
关键词MATLAB，数字滤波器，有限冲激响应，窗函数，仿真1 前言数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。
根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。
与IIR滤波器相比，FIR的实现是非递归的，总是稳定的；更重要的是，FIR滤波器在满足幅频响应要求的同时，可以获得严格的线性相位特性。
因此，它在高保真的信号处理，如数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域得到广泛应用。
2 FIR滤波器的窗函数设计法FIR滤波器的设计方法有许多种，如窗函数设计法、频率采样设计法和最优化设计法等。
窗函数设计法的基本原理是用一定宽度窗函数截取无限脉冲响应序列获得有限长的脉冲响应序列，主要设计步骤为：(1) 通过傅里叶逆变换获得理想滤波器的单位脉冲响应hd(n)。
(2) 由性能指标确定窗函数W(n)和窗口长度N。
(3) 求得实际滤波器的单位脉冲响应h(n)，h(n)即为所设计FIR滤波器系数向量b(n)。
(4) 检验滤波器性能。
本文将针对一个含有5Hz、15Hz和30Hz的混和正弦波信号，设计一个FIR带通滤波器，给出利用MATLAB实现的三种方法：程序设计法、FDATool设计法和SPTool设计法。
参数要求：采样频率fs=100Hz，通带下限截止频率fc1=10 Hz，通带上限截止频率fc2=20 Hz，过渡带宽6 Hz，通阻带波动0.01，采用凯塞窗设计。
2 程序设计法MATLAB信号处理工具箱提供了各种窗函数、滤波器设计函数和滤波器实现函数。
【设计】FIR数字滤波器在MATLAB中的实现
【关键字】设计淮北师范大学信息学院2 012届学士学位论文FIR数字滤波器在MATLAB中的实现系别:专业:学号:姓名:指导教师:指导教师职称:10 日FIR数字滤波器在MATLAB中的实现姓名学校名邮编摘要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。
数字滤波器的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。
近年来数字滤波在通信、图像编码、语言编码、雷达等许多领域中有着十分广泛的应用。
本文首先介绍了数字滤波器的研究背景及其发展现状，然后介绍了FIR数字滤波器的设计原理。
在理解设计方法的基础上，最后基于MA TLAB软件利用窗函数法实现了FIR数字带通滤波器的设计。
仿真结果表明，所设计的滤波器具有良好的滤波器特性，所设计的指标符合设计任务要求。
关键词MATLAB；FIR数字滤波器；窗函数；带通滤波器Realization of FIR Digital Filter Based On matlabName###########################Abstract Digital Filter is a kind of instrument which is assembled with Digital multiplier, adder, and delay element , the function of the Digital Filter is operating and dealing with the digital code of discrete signal which is inputted to change the frequency spectrum . In recent years , Digital Filter is widely applied to all kinds of areas, such as Signal communication, image coding ,language coding ,radar and so on.This paper firstly introduces the studying background and current developing status of Digital FIR Filter, and then shows its design principle .Finally we realize the design of FIR Bandpass Digital Filter with Window Function based MATLAB software at the basement of understanding design methods. The outcome of simulation indicates that the Digital Filter does well in meeting the filter characters, at the same time ,indexes from the filter complies with the design requirements. Keywords MATLAB; FIR Filter; Window Function Design; Band Pass Filter目次1 引言在线性系统中，信号滤波过程一般定义为，当输入波形通过一个系统时，对它作一个线性运算，在时间域上这种变换如像内插，外插微分和积分，在频率域上这种变换则如低通滤波或平滑，带通滤波，谱设计和谱分析。
FIR数字滤波器的MATLAB设计及实现
吉林大学珠海学院毕业论文FIR数字滤波器的MATLAB设计与实现MATLAB design and implementation ofFIR digital filter系别：电子信息系专业：自动化姓名：学号：指导教师姓名、职称：教授完成日期 2015 年 4 月 2 日吉林大学珠海学院本科毕业设计开题报告FIR数字滤波器的MATLAB设计与实现摘要随着社会的数字化进程，灵活性不足的模拟滤波器无法迎合社会的需求。
寻求一种可以稳定、快捷和灵活地将夹杂在所需信号中的干扰去除的方法，成为人们研究的课题。
通过对比数字滤波器和模拟滤波器得知，数字滤波器在体积和重量方面的便携性，在使用方面的灵活性，在运算和应用效果方面表现出的高性能等优点。
而且，数字滤波器可以利用数字芯片或计算机软件来进行仿真，数据改变时可以通过软件改变其参数即可改变滤波器的性能，继续投入工作。
这对于提高企业工作效率和节约企业生产成本方面有重大影响。
数字滤波器具备的这些优点是使它成为数字信号处理的重要组成部分的因素之一。
本文主要讨论在MATLAB 操作环境下，通过窗函数法、频率采样法和最优等波动设计法设计出FIR数字滤波器。
经过Simulink仿真绘制出相应的图像曲线，对比信号滤波前后的图像，分析不同滤波器的性能。
关键词：数字信号；数字滤波器；MATLAB；SimulinkMATLAB design and implementationof FIR digital filterAbstractWith digitization of society, lack of flexibility, analog filters can not meet the needs of the community. Find a stable, fast and flexibly be mixed in the desired signal in the interference removal method, become an issue for researchers.By comparing the digital filter and the analog filter that, the digital filter in terms of volume and weight of portability, flexibility in the use of, in terms of operation and application of results showing the advantages of high performance. Moreover, the digital filter can use a digital chip or computer software to simulate, you can change when the data changes its parameters can be changed by software filter performance, continue to work. This has a significant impact in improving business productivity and save production costs. These digital filters have the advantage of making it one of the factors important for digital signal processing part.This article focuses on operating in the MATLAB environment, through the window function method, frequency sampling method and optimal design method, such as fluctuations in the FIR digital filter design. After Simulink simulation draw curves corresponding image, image contrast signal before and after filtering, analysis of the performance of different filters.Keywords: digital signal; digital filter; MATLAB,;Simulink目录1 绪论 01.1 选题背景 01.2 课题意义 01.3 国内外对本课题的研究情况 (1)1.4 本文主要的研究内容 (1)2 MATLAB仿真技术 (1)2.1 MATLAB在国内外的发展状况 (2)2.2 MATLAB仿真简介 (2)2.3 计算机仿真的概况 (3)2.3.1 计算机仿真的步骤 (3)2.3.2 计算机仿真的优点 (3)2.3.3计算机仿真的缺点 (4)2.4 MATLAB设计的FIR滤波器具有以下优点 (4)3 数字滤波器 (5)3.1 数字滤波器与其结构 (5)3.2 FIR数字滤波器 (7)3.3 IIR数字滤波器 (7)3.3.1 在MATLAB中设计IIR滤波器的典型步骤如下 (8)3.3.2 IIR滤波器的特点 (8)3.4 与IIR 数字滤波器比较，FIR数字滤波器的优缺点 (8)3.4.1 优点 (8)3.4.2 缺点 (8)4 FIR数字滤波器的设计方法 (9)4.1 窗函数法 (9)4.1.1 用窗函数法设计FIR数字滤波器的步骤 (9)4.1.2 几种常见的窗函数 (10)4.1.3 用窗函数法设计FIR数字滤波器的示例 (11)4.2 频率采样法 (12)4.2.1 用频率采样法设计FIR数字滤波器的步骤： (12)4.2.2 频率采样法的一些特性 (13)4.2.3 用频率采样法设计FIR数字滤波器的示例 (14)4.3最优等波动法 (15)4.4 在MATLAB上设计与实现FIR数字滤波器 (18)4.4.1 FDATool工具 (18)4.4.2 FDATool对滤波器进行分析 (18)4.4.3 数字滤波器的实现 (19)5 结论 (20)附录 (22)参考文献 (27)致谢 (28)1 绪论1.1 选题背景由于计算机和集成电路在技术革命中不断取得成功，使得社会逐步往数字化、智能化方面发展。
基于MATLAB设计FIR滤波器
目录摘要 (I)Abstract (II)第一章引言 (1)1.1课题背景 (1)1.2 课题研究的现状与前沿 (1)1.3 本课题主要研究内容 (2)第二章基本原理概念 (3)2.1 数字滤波器简介 (3)2.2 MATLAB简介 (4)2.2.1 MATLAB系统的功能及特点 (4)2.2.2 MATLAB的发展 (4)第三章 FIR数字滤波器的原理与设计 (6)3.1 FIR数字滤波器的结构特点 (6)3.2 FIR的线性相位特性 (7)3.3 FIR数字滤波器设计的基本步骤 (7)3.4 FIR数字滤波器的设计方法 (8)3.4.1 频率取样法 (8)3.4.2 FIR滤波器的最优化方法 (9)3.4.3 窗函数法 (12)3.3.4 三种设计方法的比较 (12)第四章窗函数设计 (13)4.1 窗函数设计法的基本原理 (13)4.1.1 窗函数的理论根据 (13)4.1.2 常用窗函数 (14)4.1.3 MATLAB方法 (16)4.2 窗函数设计法的步骤 (17)第五章利用窗函数设计给定参数的FIR滤波器 (19)第六章结论分析 (22)参考文献 (24)致谢 .................................................................................................... 错误！未定义书签。
附录程序清单. (25)基于MATLAB的窗函数法设计FIR滤波器摘要：数字滤波是数字信号处理中一个非常重要且应用普遍的技术。
FIR数字滤波器因其严格的线性相位等优点得到了广泛应用。
MATLAB是国际控制界的标准计算软件。
本文根据FIR数字滤波器设计的基本原理，介绍了窗函数，分析了数字滤波器的设计方法，对基于窗函数设计的FIR滤波器的特性进行了分析。
分别采用Hanning窗、Hamming窗、Blackman窗和Kaiser窗，利用MATLAB语言设计数字FIR低通滤波器并给出了实验结果,达到了性能指标要求，引入了MATLAB工具软件进行设计。
matlab的fir滤波器设计
matlab的fir滤波器设计FIR（Finite Impulse Response）滤波器是指响应有限长度序列输入的数字滤波器，它可以用于信号去噪、信号滤波和信号重构等领域。
MATLAB软件是目前应用广泛的数学软件工具箱，它可以实现数字信号处理、信号滤波和滤波器设计等功能。
下面我们来分步骤解析如何利用MATLAB完成FIR滤波器设计。
第一步，确定滤波器参数要设计FIR滤波器，需要明确设计的目的，例如信号去噪还是信号滤波。
同时，需要确定滤波器的参数，包括滤波器的采样率、通带边界、阻带边界等。
第二步，调用MATLAB工具箱并加载数据打开MATLAB软件，选择Digital Signal Processing Toolbox，调用fir1函数，该函数用于设计一般的低通、高通、带通和带阻FIR 滤波器。
加载需要滤波的数据，并将其存储在一个变量中。
第三步，进行滤波器设计在MATLAB命令行窗口中输入以下命令，来进行FIR滤波器的设计。
h = fir1(N, Wn, 'type');其中，N是滤波器的阶数，Wn是正规化的截止频率值，type是滤波器的类型，可以是低通、高通、带通和带阻滤波器。
例如，我们要设计一个30阶的低通滤波器，带通频带为0.3至0.7，采样率为1000Hz，输入以下命令：N = 30;Wn = [0.3 0.7];Btype = 'low';FIR_filter = fir1(N, Wn, Btype);第四步，使用FIR滤波器进行滤波使用filter函数，可以将设计好的FIR滤波器应用到加载的数据上，进行滤波操作。
Y_filtered = filter(FIR_filter, 1, X);其中，FIR_filter是设计好的FIR滤波器，X是加载的待滤波数据，Y_filtered是经过滤波器处理后的数据。
第五步，可视化输出结果通过绘制函数将滤波器的输入和输出信号进行可视化处理，观察滤波效果。
FIR数字滤波器的Matlab实现
第7章 FIR 数字滤波器的Matlab 实现7.1 实验目的● 学习用窗函数法设计FIR 数字滤波器的原理及其设计步骤； ● 学习编写数字滤波器的设计程序的方法，并能进行正确编程； ● 根据给定的滤波器指标，给出设计步骤。
7.2 实验原理及实例分析7.2.1 FIR 低通数字滤波器的设计原理如果系统的冲激响应)(n h d 为已知，则系统的输入/输出关系为：)()()(n h n x n y d ⋅=对于低通滤波器，只要设计出低通滤波器的冲激响应函数，就可以由上式得到系统的输出了。
假设所希望的数字滤波器的频率响应为)(jw d e H ，它是频域的周期函数，周期为2π，那么它与)(jw d e H 相对应的傅立叶系数为dw e e H n h jnw jw d d )(21)(⎰-=πππ以)(n h d 为冲激响应的数字滤波器将具有频域响)(jw d e H 。
但是将)(n h d 作为滤波器脉冲响应有两个问题：（1） 它是无限长的，与FIP 滤波器脉冲响应有限长这一前提不一致 （2） 它是非因果的，0,0)(<≠n n h d 对此，要采取以下的措施，（1） 将)(n h d 截短 （2）将其往右平移， 由此得到)(2n h 的实际频域响应jnwN n jwd en h e H ∑-==12)()(，与理想频域响应)(jw d e H 相近，但不完全一致。
理论证明上述现象是对)(n h d 进行简单截短处理的必然结果，一般称为吉布斯现象，为尽可能的减少吉布斯现象，应对)(n h d 进行加窗截取，即以)()()(n W n h n h N d ⋅=作为FIR 滤波器的系数。
常用的窗函数有矩形窗、海明窗和布莱克曼窗等。
7.2.2 用窗函数法设计FIR 滤波器Matlab 设计FIR 滤波器有多种方法和对应的函数，见表7－1。
表7－1 matlab 设计FIR 滤波器的方法和函数窗函数方法不仅在数字滤波器的设计中占有重要的地位，同时可以用于功率谱的估计，从根本上讲，使用窗函数的目的就是消除由无限序列的截短而引起的Gibbs 现象所带来的影响。
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实验11 用MATLAB 设计FIR 数字滤波器一、实验目的：1、加深对窗函数法设计FIR 数字滤波器的基本原理的理解。
2、学习用MA TLAB 语言的窗函数法编写设计FIR 数字滤波器的程序。
3、了解MATLAB 语言有关窗函数法设计FIR 数字滤波器的常用函数用法。
二、实验内容及步骤2、选择合适的窗函数设计FIR 数字低通滤波器，要求： w p =0.2π，R p =0.05dB ； w s =0.3π，A s =40dB 。
描绘该滤波器的脉冲响应、窗函数及滤波器的幅频响应曲线和相频响应曲线。
分析：根据设计指标要求，并查表11-1，选择汉宁窗。
程序清单如下： function hd=ideal_lp(wc,N)wp=0.2*pi;ws=0.3*pi;deltaw=ws-wp; tao=(N-1)/2; n=[0:(N-1)];m=n-tao+eps; hd=sin(wc*m)./(pi*m);function[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,a); [H,w]=freqz(b,a,1000,'whole'); H=(H(1:501))';w=(w(1:501))'; mag=abs(H);db=20*log10((mag+eps)/max(mag)); pha=angle(H); grd=grpdelay(b,a,w);wp=0.2*pi;ws=0.3*pi;deltaw=ws-wp; wc=(ws+wp)/2;课程名称：数字信号处理 实验成绩： 指导教师：实 验 报 告院系： 信息工程学院 班级： 电信二班 学号： 姓名： 日期：N0=ceil(6.6*pi/deltaw);N=N0+mod(N0+1,2)windows=(hanning(N))';hd=ideal_lp(wc,N);b=hd.*windows;[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,1);n=0:N-1;dw=2*pi/1000;Rp=-(min(db(1:wp/dw+1))) %检验通带波动As=-round(max(db(ws/dw+1:501))) %检验最小阻带衰减subplot(2,2,1);stem(n,b);axis([0,N,1.1*min(b),1.1*max(b)]);title('实际脉冲响应'); xlabel('n');ylabel('h(n)');subplot(2,2,2);stem(n,windows);axis([0,N,0,1.1]);title('窗函数特性');xlabel('n');ylabel('wd(n)');subplot(2,2,3);plot(w/pi,db);axis([0,1,-80,10]);title('幅度频率响应');xlabel('频率（单位：\pi）');ylabel('H(e^{j\omega})');set(gca,'XTickMode','manual','XTick',[0,wp/pi,ws/pi,1]);set(gca,'YTickMode','manual','YTick',[-50,-20,-3,0]);grid subplot(2,2,4);plot(w/pi,pha);axis([0,1,-4,4]);title('相位频率响应');xlabel('频率（单位：\pi）');ylabel('\phi(\omega)');set(gca,'XTickMode','manual','XTick',[0,wp/pi,ws/pi,1]);set(gca,'YTickMode','manual','YTick',[-3.1416,0,3.1416,4]);gridN =67Rp =0.0706As = 44204060实际脉冲响应nh (n )窗函数特性nw d (n)0.20.31-50-20-30幅度频率响应频率（单位：π）H (e j ω)0.20.31-3.14163.14164相位频率响应频率（单位：π）φ(ω)3、用凯塞窗设计一个FIR 数字高通滤波器，要求： w p =0.3π，R p =0.1dB ；w s =0.2π，A s =50dB 。
描绘该滤波器的脉冲响应、窗函数及滤波器的幅频响应曲线和相频响应曲线。
程序清单如下：function hd=ideal_lp(wc,N) tao=(N-1)/2; n=[0:(N-1)]; m=n-tao+eps; hd=sin(wc*m)./(pi*m);function[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,a); [H,w]=freqz(b,a,1000,'whole'); H=(H(1:501))';w=(w(1:501))'; mag=abs(H);db=20*log10((mag+eps)/max(mag)); pha=angle(H); grd=grpdelay(b,a,w);wp=0.3*pi;ws=0.2*pi;deltaw=wp-ws;N0=ceil(6.6*pi/deltaw);N=N0+mod(N0+1,2)windows=(kaiser(N,7.865))';wc=(ws+wp)/2;hd=ideal_lp(pi,N)-ideal_lp(wc,N);b=hd.*windows;[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,1);n=0:N-1;dw=2*pi/1000;Rp=-(min(db(wp/dw+1:501))) %检验通带波动As=-round(max(db(1:ws/dw+1))) %检验最小阻带衰减subplot(2,2,1);stem(n,b);axis([0,N,1.1*min(b),1.1*max(b)]);title('实际脉冲响应'); xlabel('n');ylabel('h(n)');subplot(2,2,2);stem(n,windows);axis([0,N,0,1.1]);title('窗函数特性');xlabel('n');ylabel('wd(n)');subplot(2,2,3);plot(w/pi,db);axis([0,1,-100,2]);title('幅度频率响应');xlabel('频率（单位：\pi）');ylabel('H(e^{j\omega})'); set(gca,'XTickMode','manual','XTick',[0,ws/pi,wp/pi,1]); set(gca,'YTickMode','manual','YTick',[,-40-20,-3,0]);grid subplot(2,2,4);plot(w/pi,pha);axis([0,1,-4,4]);title('相位频率响应');xlabel('频率（单位：\pi）');ylabel('\phi(\omega)');set(gca,'XTickMode','manual','XTick',[0,ws/pi,wp/pi,1]); set(gca,'YTickMode','manual','YTick',[-pi,0,pi]);gridN =67Rp = 0.2321As =32204060实际脉冲响应nh (n )窗函数特性nw d (n)0.20.31-60-30幅度频率响应频率（单位：π）H (e j ω)0.20.31-3.14163.1416相位频率响应频率（单位：π）φ(ω)4、选择合适的窗函数设计一个FIR 数字带通滤波器，要求：f p1=3.5kHz ，f p2=6.5kHz ，R p =0.05dB ；f s1=2.5kHz ，f s2=7.5kHz ，A s =60dB 。
滤波器采样频率Fs=20kHz 。
描绘该滤波器的脉冲响应、窗函数及滤波器的幅频响应曲线和相频响应曲线。
分析：根据设计指标应选择布莱克曼窗。
程序清单如下： function[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,a); [H,w]=freqz(b,a,1000,'whole'); H=(H(1:501))';w=(w(1:501))'; mag=abs(H);db=20*log10((mag+eps)/max(mag)); pha=angle(H); grd=grpdelay(b,a,w); fp1=3.5;fp2=6.5; fs1=2.5;fs2=7.5; Fs=20;ws1=fs1/(Fs/2)*pi;ws2=fs2/(Fs/2)*pi;wp1=fp1/(Fs/2)*pi;wp2=fp2/(Fs/2)*pi;deltaw=wp1-ws1;N0=ceil(11*pi/deltaw);N=N0+mod(N0+1,2) %为实现FIR类型1偶对称滤波器，应确保N为奇数windows=blackman(N);wc1=(ws1+wp1)/2/pi;wc2=(ws2+wp2)/2/pi;b=fir1(N-1,[wc1,wc2],windows);[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,1);n=0:N-1;dw=2*pi/1000;Rp=-(min(db(wp1/dw+1:wp2/dw+1))) %检验通带波动ws0=[1:ws1/dw+1,ws2/dw+1:501];%建立阻带频率样点数组As=-round(max(db(ws0))) %检验最小阻带衰减subplot(2,2,1);stem(n,b);axis([0,N,1.1*min(b),1.1*max(b)]);title('实际脉冲响应');xlabel('n');ylabel('h(n)');subplot(2,2,2);stem(n,windows);axis([0,N,0,1.1]);title('窗函数特性');xlabel('n');ylabel('wd(n)');subplot(2,2,3);plot(w/pi,db);axis([0,1,-150,10]);title('幅度频率响应');xlabel('频率（单位：\pi）');ylabel('H(e^{j\omega})');set(gca,'XTickMode','manual','XTick',[0,fs1,fp1,fp2,fs2,500]);set(gca,'YTickMode','manual','YTick',[-150,-40,-3,0]);gridsubplot(2,2,4);plot(w/pi,pha);axis([0,1,-4,4]);title('相位频率响应');xlabel('频率（单位：\pi）');ylabel('\phi(\omega)');set(gca,'XTickMode','manual','XTick',[0,fs1,fp1,fp2,fs2,500]);set(gca,'YTickMode','manual','YTick',[-pi,0,pi]);gridN =111Rp =0.0034As =7450100实际脉冲响应nh (n )窗函数特性nw d (n )-150-40-30幅度频率响应频率（单位：π）H (e j ω)-3.14163.1416相位频率响应频率（单位：π）φ(ω)5、选择合适的窗函数设计一个FIR 数字带阻滤波器，要求：f p1=1kHz ，f p2=4.5kHz ，R p =0.1dB ；f s1=2kHz ，f s2=3.5kHz ，A s =40dB 。