基于MATLAB的数字滤波器设计(DOC)
基于matlab的数字滤波器设计
基于matlab的数字滤波器设计一．概述本文重点介绍MATLAB 中用于数字滤波器设计的函数组。
MATLAB具备设计高性能滤波器的众多工具（toolbox），包括数字滤波器设计工具箱（Digital Filter Design T oolbox）、滤波系统仿真工具箱（Filter Design and Analysis Toolbox ）以及信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox），可以设计数字滤波器的结构和参数，并实现Advanced Digital Filter Design。
二．数字滤波器介绍数字滤波器，也称计算滤波器，是指利用现代计算机中的数字回授技术来进行信号处理的方法，是对计算机处理信号的一种技术。
数字滤波器是模拟滤波器组成的数字信号处理系统，是将模拟的通全在一个硬件上实现的数字信号处理系统，它的功能比模拟滤波器更加强大。
目前它们已经应用于通信、声音、镜头、图像处理、仪器仪表、数据采集等领域。
三．MATLAB 中的滤波器设计(1)首先，MATLAB中提供了丰富的函数来实现滤波器设计工作。
其中最常用的函数有：a. firpm：有限冲激响应滤波器设计，支持线性和非线性过滤器设计。
b. butter：Butterworth低通和高通滤波器设计。
c. fir1：有限冲激响应低通和高通滤波器设计。
d. cheby1：Chebyshev第一类低通和高通滤波器设计。
(2) MATLAB还可以实现进阶的数字滤波器设计，用户可以用以下函数实现自动设计是否优化的滤波器：a. fda：设计优化低通滤波器b. fda2：设计优化定带滤波器c. fda3：设计优化双带和多带滤波器d. gfd：设计优化频谱均衡滤波器四．总结数字滤波器是一种应用广泛的信号处理技术，对于一些信号处理应用有着至关重要的作用。
MATLAB 可以简便的实现滤波器设计，并可以同时考虑多个优化目标，这些特性使其成为进行数字滤波器设计的理想工具。
基于Matlab的IIR数字滤波器设计
０ ． ２ ７， Ⅲ 一 ０． ４ ７，
一 １ 相
， 一 ２ ５ 柏
的 是 Ｔ一 ０ ． ０ ５ ｓ 。 ２ ． ２ 确 定 数 字 滤 波 器 的 性 能 指 标
一
换得到 （ 高通 、 带通 、 带 阻） 模 拟 滤 波 器 的 性 能 指 标 转 变 成
模 拟 低 通 滤 波 器 的性 能 指 标 ， 因为 只 有模 拟 低 通 滤 波 器 才 有 图 表 资 源 可 以利 用 。
０ 引言
常用的数字滤波器主要有两种 ， 无 限 长单 位 冲激 响 应
波器 、 椭 圆型 滤 波 器 、 贝塞尔滤 波器等 ） ， 设 计 并 查 表 求 得 此模 拟 低 通 滤 波 器 的 系统 函数 。
（ ４ ） 利用与步骤 （ １ ） 和步骤 （ ２ ） 中 的 同一 变 换 规 则 ， 将
型 Ｉ Ｉ Ｒ数字滤波器。
关键词 ： Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ； Ｉ Ｉ Ｒ数 字滤 波 器 ； 设 计
中图 分 类 号 ： ＴＰ ３ １ ９
文献 标 识 码 ： Ａ
文章 编 号 ： １ ６ ７ ２ — ７ ８ ０ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ０ １ － ０ １ １ ０ — ０ ４ 种 模 拟 滤 波 器 的逼 近 方 法 （ 巴特沃斯 滤波器 、 切 贝 雪 夫 滤
Ｉ Ｉ Ｒ滤 波 器 和 有 限长 单 位 冲 激 响 应 Ｆ Ｉ Ｒ 滤 波 器 。其 中 Ｉ Ｉ Ｒ
数 字 滤 波 器 主 要 有 两 种设 计 方 法 ： ①利 用 模 拟 滤 波器 的 设 计 资 源 。先 设 计 一 个 合 适 的 模 拟 滤 波 器 ， 然后 变 换 成 满 足
第１ ２ 卷 第１ 期 ２ ０ ｌ ３ 年 １ 月
基于MATLAB的数字滤波器设计
基于matlab的数字滤波器设计摘要：本文介绍的是数字滤波器在MATLAB环境下的设计方法。
数字滤波是数字信号处理的重要内容，在实际应用中有非常大的作用。
我们研究的数字滤波器可分为IIR和FIR两大类。
对于IIR数字滤波器的设计，我们需要借助模拟原型滤波器，然后再将模拟滤波器转化为数字滤波器，文中采用的设计方法是脉冲响应不变法、双向性变换法和完全函数设计法；对于FIR数字滤波器的设计，可以根据所给定的频率特性直接设计，文中采用的设计方法是窗函数法。
根据IIR 滤波器和FIR滤波器的特点，本文在MATLAB坏境下分别用双线性变换法设计IIR和用窗函数设计FIR数字滤波器，并让这两种滤波器对采集的语音信号进行分析和比较，经过分析，最后给出了IIR和FIR对语音滤波的效果，并总结这两种滤波器在MATLAB环境下设计方法的优缺点。
关键词：数字滤波器；IIR ；FIR ；MATLABThe Design of Digital Filter based on MATLAB Abstract：This article describes a digital filter in the MATLAB environment design. Digital filtering is an important part of digital signal processing which is playing a very big role in practice .The digital filter we studied can be divided into two categories——IIR and FIR. For the IIR digital filter design, we will need the help of simulation prototype filter, analog filters and then converted it into digital filter For the IIR digital filter design .The design methods used in the text is the same impulse response method, bi-sexual transformation and full function design ;We can based on the frequency characteristics of the given direct design, design method used in the text is the window function for FIR digital filter design. Based on the characteristics of IIR filter and FIR filters ,the bad paper in the MATLAB environment under the bilinear transformation method were used to design IIR and FIR with window function digital filter design and filters to capture both the voice signal analysis and compare. Through analysis of IIR and FIR Finally, the effect of filtering on the speech, and concluded the advantages and disadvantages in the two filter design methods in the MATLAB environment.Key words: Digital Filter ；IIR；FIR；MATLAB目录1引言 (1)2数字滤波器及MATLAB语言概述 (2)2.1数字滤波器的定义和分类 (2)2.2常用滤波器的性能指标 (3)2.3 MATLAB概述 (5)3IIR滤波器设计 (8)3.1双线性变换法设计IIR数字滤波器 (8)3.2脉冲响应不变法 (12)3.3完全设计函数法 (15)3.4语音滤波实例 (16)4 FIR滤波器设计 (21)4.1 窗函数法 (21)4.1.1用窗函数设计FIR数字滤波器的基本方法 (21)4.2 FIR滤波器滤波实例 (26)5总结 (30)［参考文献］ (31)致谢 (32)1引言数字滤波在通信、图像编码、语音编码、雷达等许多领域中有着十分广泛的应用。
基于Matlab的IIR数字滤波器设计(论文)
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。
【关键字】IIR 滤波器FDATool Sptool SimulinkABSTRACTIn modern communication systems,Because often mixed with various signal complex components,So many signal analysis is based on filters, and the digital filter is realized through numerical computation, digital filters filter with high precision, stability and flexibility, don't exist, can realize the impedance matching simulating the special filter cannot achieve filter function. Digital filter according to its impulse response function and characteristics of the time 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 high efficiency less storage unit, high precision, and can keep some simulation characteristics of 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 filter, and the research and application of provides an intuitive, efficient and convenient tool. Especially 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 filter, classification and design requirements. Then using MATLAB language programming, with functions of signal processing FDATool graphical interface design of interface design and Sptool filter, and FDATool analog signal processing IIR digital filter. Key design Chebyshev type I and II digital Chebyshev lowpass filter, and introduces optimization design.【Keywords】IIR Filter FDATool Sptool Simulink目录前言 ............................................................. １第一章数字滤波器 ................................................. ２第一节数字滤波器的概念........................................ ２第二节数字滤波器的分类........................................ ２第三节数字滤波器的设计要求.................................... ４第二章 IIR数字滤波器设计方法...................................... ５第一节 IIR数字滤波器的设计步骤................................. ５第二节用脉冲相应不变法设计IIR数字滤波器...................... ６一、设计原理................................................ ６二、脉冲响应不变法优缺点.................................... ８第三节双线性变换法设计IIR数字滤波器.......................... ９一、设计原理................................................ ９二、双线性变换法优缺点.................................... １１第三章 IIR滤波器的MATLAB设计................................... １３第一节 IIR数字滤波器的典型设计法............................. １４第二节 IIR数字滤波器的直接设计法............................. １８第三节 FDATool介绍和界面设计................................. ２３第四节 FDATOOL设计IIR数字滤波器............................. ２４第五节 SIMULINK 仿真IIR滤波器............................... ２６总结 ........................................................... ２９致谢 ........................................................... ３０参考文献 ........................................................ ３１结束语 .......................................................... ３２前言随着信息时代和数字世界的到来，数字信号处理已成为当今一门极其重要的学科和技术领域。
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的数字滤波器的设计
１ 数 字 滤 波 器 的设 计
数 字滤 波器根 据其 冲激 响应 的时域 特征可 分为 ２种 ： 限 长 冲激 响 应滤 波 器 和有 限长 冲激 响应 滤 无 波器 。本 文将 以 Ｆ Ｒ 为例 来 说 明 Ｆ Ａｔｏ 带 来 的 Ｉ Ｄ ｏｌ 极大便 利 。
制 约 了 数 字 滤 波 器 的 发 展 。 本 文 介 绍 了 一 种 利 用
（） １
很 明显 ， 这是 一个乘 累加 的 函数 ， 只要知道 了这
个 滤 波 器 的 系 数 ｂ， 滤 波 器 的 实 现 就 只 剩 下 进 行 那 乘 法和 加法计 算 了 。 设计 一个 简单 的低通 滤 波器 ， 性能 指标 为 ： 其 采
摘要 ： 数字滤波器的优越性使得其应用领域不断拓展 ， 是其 复杂 的设计过程却在一定程度上制约 了它的发展。介 但
绍 了一 种 基 于 Ｍａｌ ｔ ｂ的 Ｆ Ａｔｏ 设 计 数 字 滤 波 器 的 新 方 法 ， 利 用 Ｓｍｕ ｉ ａ Ｄ ｏｌ 并 ｉ ｌ ｋ对 设 计 好 的 滤 波 器 进 行 仿 真 ， 后 利 ｎ 最
用 一个 硬件 系统 进 行 验 证 。结 果 表 明 ， 种 方 法 设 计 的滤 波 器 方 便 、 这 准确 、 靠 。 可
关键 词 ： 数字滤波器 ； 真； 证 仿 验
中 图 分 类 号 ： Ｎ １． Ｔ ７３７
文 献 标 识 码 ： Ｂ
文 章 编 号 ： Ｎ ２１ （０１Ｏ一１６ ２ Ｃ ３—Ｈ３２１）ｌ １— ０ ０
Ｆ Ｒ数 字 滤 波 器 的 特 点 是 滤 波 器 的 输 出 值 Ｉ ｕ ＫＴ） （ 与输 出 的过 去 值 Ｕ Ｋ丁～是 无 关 ， 表 达 （ 丁） 其
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。
基于MATLAB的数字滤波器-均衡器的设计
目录1.引言 (2)2.同类产品的比较 (2)3.设计原理 (3)3.1滤波器的设计 (3)3.2均衡器的设计 (4)4.具体设计步骤 (5)4.1界面设计 (5)4.2.程序设计 (7)4.2.1滤波函数 (7)4.2.2均衡器 (8)5.误差分析 (11)6.总结 (11)7.心得与建议 (11)8.参考文献： (12)1.引言均衡器（Equalizer、EQ，港台地区叫做等化器），是一种可以分别调节各种频率成分电信号放大量的电子设备，通过对各种不同频率的电信号的调节来补偿扬声器和声场的缺陷，补偿和修饰各种声源及其它特殊作用，一般调音台上的均衡器仅能对高频、中频、低频三段频率电信号分别进行调节。
均衡器分为三类：图示均衡器，参量均衡器和房间均衡器。
]1[运用数字滤波器组成的均衡器称为数字均衡器，数字均衡器即可作成图示EQ，有可做成参量EQ，还可以做成两者兼有的EQ，它不仅各项性能指标优异，操作方便，而且还可同时储存多种用途的频响均衡特性，供不同节目要求选用，可多至储存99种频响特性曲线。
]2[现在市面上的数字均衡器种类繁多，根据所要使用的场合不同，均衡器的参数设置和具体功能也不尽相同。
本项目的均衡器的设计主要基于MATLAB的图形用户界面和后台程序开发。
所设计出来的仪器功能非常简单，操作也比较容易。
2.同类产品的比较几乎每个人的电脑上都有千千静听这个软件，在其播放界面上就附有十段数字均衡器，可供用户调节。
界面如图所示：图2.1 千千静听均衡器界面3.项目综述按照老师的要求，本文需要完成八段数字均衡器的设计，以达到对声音信号的处理效果。
具体实施中，我利用的是MATLAB这个软件来实现的。
MATLAB 是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件，他的滤波器设计工具箱为实现声音信号的数字滤波提供了十分方便的函数和命令。
但它也有明显的缺点，就是运算速度比较慢。
当所要处理的声音信号比较复杂时，其滤波过程往往要耗一小段时间，有事甚至会达到一秒多。
基于Matlab的数字滤波器的设计与应用研究
基于Matlab 的数字滤波器的设计与应用研究火元莲1,齐永锋2,刘亚丽1,杨 凯1(1.西北师范大学物理与电子工程学院 甘肃兰州 730070;2.西北师范大学数学与信息科学学院 甘肃兰州 730070)摘 要:数字滤波是语音和图像处理、模式识别、谱分析等应用中的一个基本处理算法,在数字信号处理中占有极其重要的地位。
研究了基于Matlab 环境下的IIR 数字滤波器的设计与实现,给出了相应的Matlab 函数命令,并将滤波器应用于图像噪声的去除,取得了不同的效果,就其结果做了进一步的解释和说明。
关键词:IIR 数字滤波器;Matlab ;Simulink ;图像处理中图分类号:TN713 文献标识码:A 文章编号:10042373X (2007)232166202Design and Application Study of Digital Filter B ased on MatlabHUO Yuanlian 1,QI Y ongfeng 2,L IU Yali 1,YAN G Kai 1(1.College of Physics and Electronic Engineering ,Nothwest Normal University ,Lanzhou ,730070,China ;2.College of Mat hematics and Information Science ,Nothwest Normal University ,Lanzhou ,730070,China )Abstract :Digital filter is a basic algorithm to speech ,image peocessing ,pattern recognition and spectrum analysis ,it plays a very important role in digital signal processing.This article studies the method of IIR digital filter design and realization based on Matlab environment ,gives the corresponding Matlab f unctions.Applies digital filter to image processing to reduce noises and explains the reasons of the different effect.K eywords :IIR digital filter ;Matlab ;Simulink ;image processing收稿日期:2007205231基金项目:西北师范大学青年教师科研基金资助项目1 引 言数字滤波器是数字信号处理的基础,用来对信号进行过滤、检测与参数估计等处理,在通信、图像、语音、雷达等许多领域都有着十分广泛的应用。
毕业设计88基于MATLAB的数字滤波器的设计
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信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）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详细步骤。
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。
介绍了IIR数字滤波器的传统设计思想与步骤,及其计算机辅助设计方法。
以一数字带通滤波器为例,着重说明了基于MATLAB的三种实现手段：模拟低通原型、合适模拟带通及直接原型,为数字滤波器设计带来全新的实现手段,设计快捷方便,仿真波形直观。
介绍了利用MATLAB信号处理工具箱进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：数字滤波器 MATLAB FIR IIRAbstractTraditional digital filter design process complex, the computationwork load is big, the filter characteristic adjustment difficulty, hasaffected its application. This article introduced one kind using theMATLAB signal processing toolbox (Signal Processing Toolbox) the fasteffective design the conventional numeral filter design method whichis composed by software. Produced has used the MATLAB language tocarry on the programming and carries on contact surface design usingthe signal processing toolbox FDATool tool the detailed step. Usingthe MATLAB design filter, may contrast the design request and thefilter characteristic adjustment parameter as necessary,direct-viewing is simple, enormous reduced the work load, isadvantageous optimization which designs to the filter.Key word: Digital filter MATLAB FIR IIR目录摘要 (1)Abstract (2)第一章引言 (5)1.1数字滤波器的背景及意义 (5)1.2内容 (6)第二章数字滤波器的MATLAB设计 (8)2.1 MATLAB的设计方法 (9)2.1.1FDATool界面设计 (9)2.1.2程序设计法 (10)2.1.3 Simulink仿真 (11)2.1.4SPTool设计法 (12)2.1.5结论 (13)2.2基于MATLAB的程序设计方法的各种模拟滤波器实现 (13)2.2.1基于模拟低通原型的MATLAB实现 (14)2.2.2基于合适类型模拟滤波器的MATLAB实现 (15)2.2.3基于直接原型变换法的MATLAB实现 (17)第三章基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计 (19)3.1 IIR滤波器有以下几个特点 (19)3.2 IIR数字滤波器设计思路与步骤 (19)3.3 IIR数字滤波器设计方法 (20)3.3.1传统设计方法 (20)3.3.2计算机辅助设计方法 (21)3.4常用模拟IIR滤波器的设计 (21)3.4.1巴特沃斯IIR滤波器的设计 (21)3.4.2契比雪夫I型IIR滤波器的设计 (22)3.5用模拟滤波器理论来设计IIR数字滤波器 (23)3.5.1脉冲响应不变法 (23)3.5.2双线性变换法 (24)3.6仿真实现 (27)第四章基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计 (31)4.1 FIR数字滤波器设计的基本步骤 (26)4.2 FIR滤波器的窗函数设计法 (27)4.3程序设计法 (28)4.4 FDATool设计法 (29)4.5带通滤波器设计 (29)4.5.1带通滤波器设计实例一 (29)4.5.2带通滤波器设计实例二 (30)4.6 Simulink仿真 (31)4.7结束语 (32)第五章一种改进型的FIR数字滤波器设计 (33)5.1滤波器设计的改进方法 (33)5.1.1 Matlab Link for CCS Development Tools简介 (33)5.1.2数字滤波器的系统级设计方法 (33)5.1.3 结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)第一章引言1.1数字滤波器的背景及意义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。
基于MATLAB工具箱的数字滤波器设计..
基于MATLAB信号处理工具箱的数字滤波器设计摘要：传统数字滤波器工作起来，需要计算量很大，对于设计要求来说，又比较复杂，需要调整滤波特性，有很大的难度，并且影响它本身的应用以及功能。
本文中，主要介绍了利用MATLAB信号处理工具箱的功能，设计常规数字滤波器，设计过程中使用一些常用的专用软件。
对于，使用MATLAB语言程序设计以及信号处理工具箱的FDATool工具，各种界面的详细步骤都有详细的介绍。
对于MATLAB设计滤波器，为了减轻庞大的工作量，也为了简便直观，我们对比设计要求，以及滤波器特性的参数，这样才能更有利于，优化滤波器本身。
在本文中，主要解读了仿真软件Simulink对设计出来的滤波器仿真，设计过程中利用工具MATLAB。
我们验证结果的准确性，是通过软件仿真实验，从而达到对滤波器的设计。
关键词：MATLAB；模拟滤波器；数字滤波器目录1 引言 (1)2 模拟滤波器的设计 (1)2.1 几种常用的模拟滤波器 (2)2.2 巴特沃斯低通滤波器设计 (3)3 数字滤波器的设计 (5)4 结束语 (10)参考文献 (10)1引言基于对正弦基波，以及整词谐波的分析，可以得知系统电压，电流信号中，成分比较复杂，因此，在电力系统中，最关键的部件还是滤波器。
MATLAB和Mathematica、Maple共同称为三大数学软件。
MATLAB在数学类科技应用软件中，在数值计算方面地位不可代替。
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功能，它的应用方面主要在于，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，它的指令表达式与工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比其他语言完成事情简捷，因此可以直接使用,我们可以把自己的程序导入进MATLAB函数库中，方便以后的使用。
因此我们设计滤波时，根据指标，直接使用CAD程序，就可以得到高通、带通和带阻滤波器系统函数。
基于MATLAB的FIR数字滤波器设计
基于MATLAB的FIR数字滤波器设计江楠;李伟【摘要】文中针对传统FIR滤波器设计方法繁琐,设计步骤和过程繁杂,且设计好滤波器之后,不能直观快速修改滤波器参数来观察滤波器变化,设计了基于MATLAB 的FIR数字滤波器.MATLAB功能强大,在进行有限脉冲响应滤波器(FIR)设计时,利用FDATool工具,根据不同需求,设计出不同的滤波功能.其能够快速处理目标函数,并将实时处理的结果曲线和目标函数进行理论对比,可以做到实时修改,使滤波器的设计更加方便、快捷、直观、节省时间.文中以FIR滤波器设计为例,对信号中噪声做出了处理,并用MATLAB进行了仿真,验证了理论的实现.%The for traditional FIR filter design method is tedious , complicated design steps and processes, and well designed filter cannot directly modify filter parameters to observe change filter, the design of the FIR digital filter based on MATLAB. MATLAB function is very powerful , in the finite impulse response filter (FIR) design, the use of FDATool tools, according to different needs, the design of different filtering functions. It can quickly deal with the objective function and theoretical comparison of the real-time processing of the curve and the objective function , can achieve real-time modification and enable the design of the filter is more convenient, fast and intuitive, save time. This paper takes the design of FIR filter as an example, and makes the processing of noise in the signal. The simulation is carried out with MATLAB, and the realization of the theory is verified.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2017(025)014【总页数】4页(P187-189,193)【关键词】MATLAB;FIR数字滤波器;仿真【作者】江楠;李伟【作者单位】1550部队辽宁大连 116023;1550部队辽宁大连 116023【正文语种】中文【中图分类】TN713.7随着数字技术的发展，数字信号处理被广泛研究，数字信号处理的应用也涉及到各个方面，通信中的编码解码、自动控制、语音识别和图像处理等[1]。
基于MATLAB的数字滤波器的设计
基于MATLAB 的数字滤波器的设计1 引言数字滤波器是指完成信号滤波处理功能的，用有限精度算法实现的离散线性非时变系统，其输入是一组（由模拟信号取样和量化的)数字量，其输出是经过变换或说处理的另一组数字量。
数字滤波器具有稳定性高、精度高、灵活性大等突出优点。
这里所说的数字滤波器是指理想带通，低通等的频率选择数字滤波器。
数字滤波器设计的一个重要步骤是确定一个可实现的传输函数H(z)，这个确定传输函数H(z)的过程称为数字滤波器设计。
数字滤波器的一般设计过程为：（1）按照实际需要，确定滤波器的性能要求（通常在频域内给定数字滤波的性能要求）。
（2）寻找一满足预定性能要求的离散时间线性系统。
（3）用有限精度的运算实现所设计的系统。
（4）通过模拟，验证所设计的系统是否符合给定性能要求。
2 数字滤波器的设计滤波器分为两种，分别为模拟滤波器和数字滤波器。
数字滤波器可以理解为是一个计算程序或算法，将代表输入信号的数字时间序列转化为代表输出信号的数字时间序列，并在转化的过程中，使信号按预定的形式变化。
数字滤波器有多种分类，从数字滤波器功能上分可分为低通、高通、带阻、带通滤波器，根据数字滤波器冲激响应的时域特征，可将数字滤波器分为两种，即无限长冲激响应滤波器（IIR ）和有限长冲激响应滤波器（FIR ）。
数字滤波器指标：一般来说，滤波器的幅频特性是分段常数的，以低通为例，在通带内逼近于1，阻带内逼近与0，实际设计的滤波器并非是锐截止的通带和阻带两个范围，两者之间总有一个过渡带。
在设计滤波器时事先给定幅频特性允许误差，在通带范围内幅度响应以误差逼近于1，在阻带内幅1σ度响应以误差逼近于0。
2σ （1）πσσ≤≤≤≤≤≤-w w e H w w e H r jwc jw ,2|)(|,1|)(|11式中wc 和wr 分别为通带边界频率和阻带边界频率，wr-wc 为过渡带。
在具体的技术指标中往往用通带波动来表示，用最小阻带衰减At 来表示，其具体的对应公式这里就不详述了。
基于matlab的IIR数字滤波器设计
基于matlab的IIR数字滤波器设计一．IIR数字滤波器介绍1.IIR数字滤波器的根本原理所谓数字滤波器，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比照例或者滤除某些频率成分的硬件。
实质上就是一个由有限精度算法实现的线性时不变离散系统。
它的根本工作原理是利用离散系统的特性对系统输入信号进展加工和变换，改变输入序列的频谱或信号波形，让有用的频率分量通过，抑制无用的信号分量输出，因此数字滤波与模拟滤波的概念一样，根据其频率特性同样可以分为低通，高通，带通，带阻，只是信号的形式和实现滤波方式有所不同。
如果要处理的信号是模拟信号，就可以通过A/D或者D/A转换，在信号形式上进展匹配转换，同样可以使用数字滤波器对模拟信号进展滤波。
数字滤波器滤波的数学表达式：y〔n〕=x(n)*h(n); 如果滤波器的输入输出信号都是离散信号，那么该滤波器的脉冲响应也一定是离散信号，这样的滤波器就成为了数字滤波器。
上面的系统为时域离散系统时，其频域特性为：其中分别是数字滤波器的输出序列和输入序列的频域响应，是数字滤波器的频域响应。
可以看见按照输入信号的频谱特点和处理信号的目的适中选择滤波器的频域响应，使得滤波后的输出信号满足设计性能要求，就是滤波器的滤波原理。
2．IIR数字滤波器传输特性IIR数字滤波器的系统函数可以表示为：H(Z)=，式中H(Z)称为N阶IIR滤波器函数。
3．.数字滤波器的技术要求.我们通常设计的数字滤波器一般属于选频滤波器，。
我们的目的是要设计一个因果可实现的滤波器，另外买也要考虑到本钱和复杂性问题，因此实用中通带和阻带都允许一定的误差容限，即通带不一定是完全水平的，阻带也不可能完全衰减到零。
而且，通带和阻带之间还要设置一定带宽的过渡带。
如如下图表示低通滤波器的技术要求：图中，分别表示通带截止频率和阻带截止频率，通带频率范围为0≤w≤，通带中要求〔1-δ1〕≤|H≤1，阻带截止频率范围≤w≤Π，再阻带中要求≤δ2，从p w 到s w 称为过渡带，在这个频带内，幅度响应从通带平滑的下落到阻带。
基于MATLAB的数字滤波器设计与仿真
电子科技大学毕业设计（论文）论文题目：基于MATLAB的数字滤波器设计与仿真学习中心（或办学单位）：电子科技大学中山学习中心指导老师：漆强职称：副教授学生姓名：郭娜学号: 200910618756专业：电力系统及其自动化2011年 06月 28日电子科技大学毕业设计（论文）任务书题目：基于MATLAB的数字滤波器设计与仿真任务与要求：时间：2011 年 4 月18 日至 2011 年 6 月 30 日共 10 周学习中心：（或办学单位）电子科技大学中山学习中心学生姓名：郭娜学号：200910618756专业：电力系统及其自动化指导单位或教研室：电子科技大学中山学习中心指导教师：漆强职称：副教授2011年 06月 28日毕业设计(论文)进度计划表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信号处理工具箱（signal p rocessing toolbox）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fda tool工具进行界面设计的详细步骤。
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。
关键词：数字滤波器 matlab 、 iirAbstractThe traditional digital filter design process is complex,the c omputation work load is big, the filter characteristicadjustment difficulty, has affected its application.This article introduce d one kind using the matlab signal processing toolbox (signal pr ocessing toolbox) the fast effective design the conventional num eral filter design method which iscomposed by the software.Gave has used the matlab language to carry on the programming and car ries on contact surface design using the signal processing toolb ox fdatool tool the detailed ing the matlab design filter, may contrastthe design request and the filter characteristic ad justmentparameter as necessary, direct-viewing simple, enormous reduced the work load, is advantageous optimization which design s in the filter.This article also introduced how uses matlab und er the environment simulation software simulink to the filter wh ich designs to carry on the simulation simulation.Key word: Digital filter matlab 、iir目录第一章绪言 (1)第一节数字滤波器的研究背景与意义 (1)第二节 MATLAB软件介绍 (2)第二章数字滤波器及传统设计方法 (3)第一节数字滤波器概述 (3)第二节数字滤波器的基本结构 (3)第三节数字滤波器的设计原理 (4)第四节I I R数字滤波器的设计方法 (5)第三章数字滤波器的matlab设计 (6)第一节f d a t o o l的介绍 (6)第二节带通滤波器设计实例 (8)第三节程序设计法 (10)第四章 simul ink仿真 (11)第五章结束语 (13)谢词 (14)参考文献 (15)第一章绪言第一节数字滤波器的研究背景与意义当今，数字信号处理[1]（DSP：Digtal Signal Processing）技术正飞速发展，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；它影响或改变着我们的生产、生活方式，因此受到人们的普遍关注。
实验5 基于Matlab的数字滤波器设计
实验五 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如下所述，其典型规格如下：⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧≤≤≤≤+≤≤-πδδδw w e G w w e G s s jw p p jw p ,)(,1)(1 通带边缘频率：p ϖ阻带边缘频率：s ϖ 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，他们的特点和设计方法不同。
一、窗函数法设FIR 滤波器在Matlab 中产生窗函数十分简单：（１） 矩形窗调用格式：w=boxcar(n) ，根据长度n 产生一个矩形窗w 。
（２） 三角窗调用格式：w=triang(n) ，根据长度n 产生一个三角窗w 。
（3）汉宁窗调用格式：w=hanning(n) ，根据长度n 产生一个汉宁窗w 。
（4）汉明窗调用格式：w=hamming(n) ，根据长度n 产生一个汉明窗w 。
（5）布莱克曼窗调用格式：w=Blackman(n) ，根据长度n 产生一个布莱克曼窗w 。
基于窗函数的FIR 滤波器设计利用Matlab 提供的函数firl 来实现。
调用格式：firl(n,wn,’ftype ’,Window)，n 为阶数,wn 是截止频率（如果输入是形如[w1 w2]的矢量时，本函数将设计带通滤波器，其通带为w1<w<w2）、ftype 是滤波器的类型（底通——省略该参数、高通——ftype=high 、带阻——ftype=stop ）、Window 是窗函数。
1、设计一个长度为8的线性相位FIR 滤波器。
Window=boxcar(8); b=fir1(7,0.4,Window); freqz(b,1); Window=blackman(80;b=fir1(7,0.4,Window); freqz(b,1);2、设计线性相位带通滤波器，其长度N=15，上下边带截止频率分别为w1=0.3π,w2=0.5π Window=blackman(16); B=firl(15,[0.3 0.5],Window); Freqz(b,1);3、设计指标为，dB A dB R s a p p 50,3.0,25.0,2.0====πϖπϖ的底通滤波器。
基于MATLAB的数字插值滤波器设计
EDA 课程设计报告滤波器设计参数：根据要求，要设计一个输入8位，输出8位的17阶线性相位FIR 滤波器，所以采用图2(a)的方式，其中输入信号范围为：[±99，0，0，0， ±70，0，0，0， ±99，0，0，0， ±70，…]，此滤波器 Fs 为44kHz,Fc 为10.4kHz 。
（一）FIR 数字滤波器理论简述有限冲激响应（FIR ）数字滤波器和无限冲激响应（IIR ）数字滤波器广泛应用于数字信号处理系统中。
IIR 数字滤波器方便简单，但它相位的非线性，要求采用全通网络进行相位校正，且稳定性难以保障。
FIR 滤波器具有很好的线性相位特性，使得它越来越受到广泛的重视。
有限冲击响应（FIR ）滤波器的特点：1 既具有严格的线性相位，又具有任意的幅度；2 FIR 滤波器的单位抽样响应是有限长的，因而滤波器性能稳定；3只要经过一定的延时，任何非因果有限长序列都能变成因果的有限长序列，因而能用因果系统来实现；4 FIR 滤波器由于单位冲击响应是有限长的，因而可用快速傅里叶变换(FFT)算法来实现过滤信号，可大大提高运算效率。
5 FIR 也有利于对数字信号的处理，便于编程，用于计算的时延也小，这对实时的信号处理很重要。
6 FIR 滤波器比较大的缺点就是阶次相对于IIR 滤波器来说要大很多。
FIR 数字滤波器是一个线性时不变系统（LTI ），N 阶因果有限冲激响应滤波器可以用传输函数H （z ）来描述，()()Nk k H z h k z -==∑(0.1)在时域中，上述有限冲激响应滤波器的输入输出关系如下：[][][][][]Nk y n x n h n x k h n k ==*=-∑(0.2)其中，x [n ]和y [n ]分别是输入和输出序列。
N 阶有限冲激响应滤波器要用N ＋1个系数描述，通常要用N+1个乘法器和N 个两输入加法器来实现。
乘法器的系数正好是传递函数的系数，因此这种结构称为直接型结构，可通过式（1.2）来实现，如图1。
基于Matlab的数字滤波器设计
的低
来 对其进 行设 计 。设 计 的思 路 为 ： 首 先 进行 模 拟 滤
波器传输 函数 Ｈ（ Ｓ ） 的设计 ， 之后再按照某种方法 把 Ｈ（ ｓ ） 转换 为数字滤波器系统 函数 Ｈ （ ｚ ） 。另一
种设 计 方法 则是 直 接 从 频 域 或 时 域 中来 进 行 设 计 ， 并 且在 设计 时借 用 必 要 的计 算 机 辅 助设 计 ， 对 Ｍａ ｔ — ｌ ａ ｂ中的某些 程 序 或 函数 进 行 相应 的调 用 就 能非 常 方便地 设计 出我 们 所需 要 的 滤 波器类 型 。 Ｆ Ｉ Ｒ滤 波 器设 计 的方 法 与 Ｉ Ｉ Ｒ滤 波 器 不 同 ， Ｆ Ｉ Ｒ滤 波 器 在 设 计 时不 能 由模 拟 滤 波 器 进 行 设 计 转 化 的方 法 而 得
第２ ９卷 第 ５ 期 ２ ０ １ ３年 ３月
甘 肃科 技
Ｇａ ｎ ｓ ｕ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｉ ２ ． ２ ９
Ⅳ０ ． ５
Ｍａ ｒ ． ２ ０１ ３
基 于 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ的 数 字 滤 波 器 设 计
示成 日（ ）＝１ 日（ ）Ｉ
。式 中 ， １ （ ）Ｉ 被 称 作幅频特性函数 ， ｅ （ ） 被称作相频特性 函数 。由于 幅频 特性 函数 描 述 的是 当 信 号 通过 此 滤 波 器 以后 ，
信号 中的各频率成分衰减的情况 ， 而相频特性函数 则描述 了不同频率的信号在通过滤波器以后的时延 情况。因此 ， 对Ｉ Ｉ Ｒ数字滤波器来说 ， 通常是用幅频
函数［ ｈ ｕ ｍ ２ ， 如 ］ ＝ ｉ ｍ ｐ ｉ ｎ ｖ ａ ｒ （ ｎ ／ ｚ ｍ， ｄ ｅ ｎ ｌ ， １ ０ ０ ）
- 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)。
目录1 引言 (1)2 设计任务 (2)2.1设计内容 (2)2.2设计要求 (2)3 语音信号的采集及时频分析 (3)3.1语音信号的采集 (3)3.2语音信号的时频分析 (3)4 基于MATLAB的数字滤波器的设计 (5)4.1数字滤波器的设计 (5)4.1.1数字滤波器的基本概念 (5)4.1.2 IIR滤波器设计思想 (5)4.2IIR数字滤波器设计 (5)4.2.1 IIR低通滤波器设计 (5)4.2.2 IIR带通滤波器设计 (7)4.2.3 IIR带通滤波器设计 (9)5 合成信号及其滤波 (12)5.1合成信号 (12)5.2合成信号滤波 (13)6 设计系统界面 (15)6.1系统界面设计工具—GUI概述 (15)6.2界面设计及使用说明 (15)7 心得体会 (18)参考文献 (19)附录 (20)1 引言数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数值计算的方法对信号进行采集、抽样、变换、综合、估值与识别等加工处理，借以达到提取信息和便于应用的目的。
它在语音、雷达、图像、系统控制、通信、航空航天、生物医学等众多领域都获得了极其广泛的应用。
具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等优点。
数字滤波器, 是数字信号处理中及其重要的一部分。
随着信息时代和数字技术的发展，受到人们越来越多的重视。
数字滤波器可以通过数值运算实现滤波，所以数字滤波器处理精度高、稳定、体积小、重量轻、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功能。
数字滤波器种类很多，根据其实现的网络结构或者其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即有限冲激响应( FIR，Finite Impulse Response)滤波器和无限冲激响应( IIR，Infinite Impulse Response)滤波器。
IIR滤波器采用递归型结构，即结构上带有反馈环路。
IIR滤波器运算结构通常由延时、乘以系数和相加等基本运算组成，可以组合成直接型、正准型、级联型、并联型四种结构形式，都具有反馈回路。
同时，IIR数字滤波器在设计上可以借助成熟的模拟滤波器的成果，如巴特沃斯、契比雪夫和椭圆滤波器等，有现成的设计数据或图表可查，在设计一个IIR数字滤波器时，我们根据指标先写出模拟滤波器的公式，然后通过一定的变换，将模拟滤波器的公式转换成数字滤波器的公式。
MATALB 可以创建图形用户界面GUI (GraphicalUser Interface) ,它是用户和计算机之间交流的工具。
MATLAB 将所有GUl 支持的用户控件都集成在这个环境中并提供界面外观、属性和行为响应方式的设置方法,随着版本的提高,这种能力还会不断加强。
而且具有强大的绘图功能,可以轻松的获得更高质量的曲线图。
滤波器的设计可以通过软件或设计专用的硬件两种方式来实现。
随着MATLAB软件及信号处理工具箱的不断完善，MATLAB很快成为应用学科等领域不可或缺的基础软件。
它可以快速有效地实现数字滤波器的设计、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。
2 设计任务2.1设计内容设计题目为基于MATLAB的数字滤波器设计所设计的数字滤波器应完成以下功能：1.设计低通、带通、高通数字滤波器；2.可以对合成信号（含低频、中频、高频分量）、语音信号进行滤波；3.通过GUI界面进行控制。
2.2设计要求1.根据题目要求进行数字滤波器总体设计。
2.完成数字滤波器具体设计。
(1)输入信号的选定。
(2)确定设计方法、设计指标。
3.滤波器程序的设计。
(1)完整源程序。
(2)运行结果图。
4.书写设计说明书。
3 语音信号的采集及时频分析3.1语音信号的采集利用PC 机上的声卡和WINDOWS 操作系统可以进行数字信号的采集。
将话筒输入计算机的语音输入插口上，启动录音机。
按下录音按钮，接着对话筒说话“语音信号处理”，说完后停止录音，屏幕左侧将显示所录声音的长度。
点击放音按钮，可以实现所录音的重现。
以文件名“ppp”保存入F :\ MATLAB \ work 中。
可以看到，文件存储器的后缀默认为. wav ，这是WINDOWS 操作系统规定的声音文件存的标准。
3.2语音信号的时频分析利用MATLAB中的“wavread”命令来读入（采集）语音信号，将它赋值给某一向量。
再对其进行采样，记住采样频率和采样点数。
下面介绍Wavread 函数几种调用格式。
1.y=wavread(file)功能说明：读取file所规定的wav文件，返回采样值放在向量y中。
2.[y,fs,nbits]=wavread(file)功能说明：采样值放在向量y中，fs表示采样频率(hz)，nbits表示采样位数。
3.y=wavread(file，N)功能说明：读取钱N点的采样值放在向量y中。
4.y=wavread(file，[N1,N2])功能说明：读取从N1到N2点的采样值放在向量y中。
接下来，对语音信号OriSound.wav进行采样。
其程序如下：>> [y,fs,nbits]=wavered (‘OriSound’); %把语音信号加载入Matlab 仿真软件平台中然后，画出语音信号的时域波形，再对语音信号进行频谱分析。
MATLAB提供了快速傅里叶变换算法FFT计算DFT的函数fft，其调用格式如下：Xk=fft(xn,N)参数xn为被变换的时域序列向量，N是DFT变换区间长度，当N大于xn的长度时，fft函数自动在xn后面补零；当N小于xn的长度时，fft函数计算xn的前N个元素，忽略其后面的元素。
在本次设计中，我们利用fft对语音信号进行快速傅里叶变换，就可以得到信号的频谱特性。
其程序如下：[y,fs,nbits]=wavread ('F:\ppp.wav ');sound(y,fs,nbits);N= length (y) ;Y=fft(y,N);axes(handles.axes1);plot(abs(Y));title('原始信号频谱');程序结果如下图：图 3.1 语言信号波形及频谱4 基于MATLAB的数字滤波器的设计4.1数字滤波器的设计4.1.1数字滤波器的基本概念滤波器从功能上分类可以分为经典滤波器和现代滤波器，经典滤波器主要用于在频率域的滤波选取，现代滤波器是通过复杂的统计学理论，用于在大量的同频率信号中选取需要的信号数据，数字滤波器从实现方法上可以分为无限冲击响应滤波器和有限冲击响应滤波器。
它们是用单位采样响应h(n)的特性来区分的，IIR滤波器的h(n)是无限长序列，而FIR滤波器的h(n)是有限长序列。
4.1.2 IIR滤波器设计思想IIR滤波器设计思想是：利用已有的模拟滤波器设计理论，首先根据设计指标设计一个合适的模拟滤波器，然后再通过脉冲响应不变法或双线性变换法，完成从模拟到数字的变换。
常用的模拟滤波器有巴特沃斯(Butterworth)滤波器、切比雪夫(Chebyshev) 滤波器、椭圆(Ellipse)滤波器、贝塞尔(Bessel)滤波器等，这些滤波器各有特点，供不同设计要求选用。
滤波器的模拟数字变换，通常是复变函数的映射变换，也必须满足一定的要求。
利用双线性变化法设计滤波器的变换原理：双线性变换法是使数字滤波器的频率响应与模拟滤波器的频率响应相似的一种变换方法。
为了克服脉冲响应不变法的多值映射这一缺点，首先把整个s平面压缩变换到某一中介的s1平面的一横带里，然后再通过标准变换关系将此横带变换到整个z平面上去，这样就使s平面与z平面是一一对应关系，消除了多值变换性，同时也就消除了频谱混叠现象。
利用完全设计法设计数字滤波器的步骤：1.将设计指标归一化处理。
2.根据归一化频率，确定最小阶数N 和频率参数Wn。
可供选用的阶数选择函数有:buttord，cheblord，cheb2ord，ellipord 等。
3.运用最小阶数N 设计模拟低通滤波器原型。
根据最小阶数直接设计模拟低通滤波器原型，用到的函数有：butter, chebyl,cheby2, ellip 和bessel。
如[B,A] = butter(N,Wn,'type') 设计'type'型巴特沃斯(Butterworth)滤波器filter。
N为滤波器阶数，Wc为截止频率，type 决定滤波器类型，type= high，设计高通IIR滤波器，ftype= stop，设计带阻IIR滤波器。
4.再用freqz 函数验证设计结果。
4.2 IIR数字滤波器设计4.2.1 IIR低通滤波器设计根据数字滤波器的设计原理，首先将数字域的指标转化为模拟域的指标设计模拟低通滤波器，然后应用双线性变换法将模拟滤波器转化为数字滤波器将指标转换成归一化模拟低通滤波器的指标，通过归一化的模拟低通滤波器阶数N和3dB截止频率的计算，将模拟域频率变换成模拟低滤波器H(s),并用双线性变换法将H(s)转换成数字低通滤波器H(z)，由此得到低通数字滤波器。
IIR低通滤波器的设计程序为：Ft=8000;Fp=1000;Fs=1200;As=100 ;Ap=1;wp=2*pi*Fp/Ft;ws=2*pi*Fs/Ft;fp=2*Fp*tan(wp/2);fs=2*Fs*tan(ws/2);[n11,wn11]=buttord(wp,ws,1,50,'s');[b11,a11]=butter(n11,wn11,'s');[num11,den11]=bilinear(b11,a11,0.5);[h,w]=freqz(num11,den11);axes(handles.axes1);plot(w*8000*0.5/pi,abs(h));legend('用butter设计');图 4.1 IIR低通滤波器读入信号对信号傅里叶变换进行频谱分析，利用filter函数滤波，对得到的信号傅里叶变换进行频谱分析，与滤波前进行比较。
并在滤波前后用sound函数播放语音信号，观察滤波前后的变化。
图 4.2 滤波前后信号的波形和频谱比较分析滤波前后信号的变化，波形图变窄，频谱变化表明:信号的低频率段被保留，高频率段被滤除。
分析滤波前后的声音变化，滤波后声音明显变低而沉闷，这说明滤波器设计基本符合指标要求。
4.2.2 IIR带通滤波器设计IIR带通滤波器的设计程序为：Ft=8000;Fp1=1200;Fp2=3000;Fs1=1000;Fs2=3200;As=100;Ap=1;wp1=tan(pi*Fp1/Ft);wp2=tan(pi*Fp2/Ft);ws1=tan(pi*Fs1/Ft);ws2=tan(pi*Fs2/Ft);w=wp1*wp2/ws2;bw=wp2-wp1;wp=1;ws=(wp1*wp2-w.^2)/(bw*w);[n12,wn12]=buttord(wp,ws,1,50,'s');[b12,a12]=butter(n12,wn12,'s');[num2,den2]=lp2bp(b12,a12,sqrt(wp1*wp2),bw);[num12,den12]=bilinear(num2,den2,0.5);[h,w]=freqz(num12,den12);axes(handles.axes1);plot(w*8000*0.5/pi,abs(h));axis([0 4000 0 1.5]);legend('用butter设计');图 4.3 IIR带通滤波器读入信号对信号傅里叶变换进行频谱分析，利用filter函数滤波，对得到的信号傅里叶变换进行频谱分析，与滤波前进行比较。