实验6 基于MATLAB的FIR数字滤波器设计

合集下载

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FIR滤波器设计

FIR滤波器设计一.设计思路录取一个音频，导入MATLAB中。

然后，在MATLAB程序输入时加入一个噪声信号，利用窗函数法设计FIR滤波器低通滤波器把这个噪声滤去。

得到的图形有加噪前音频的时域图、频域图；加噪后音频的时域图、频域图；滤波器的增益响应图；滤波后的时域图、频域图。

具体的工作流程如下图所示：二.具体步骤第一步：采集语音信号用Windows 自带的录音程序录音:“开始--程序--附件--录音机”,随便播放一段音频（一般为5~6秒），并保存。

将此音频在千千静听中打开，并以W A V格式转换保存，以便在MATLAB中使用。

本设计采用的音频是陈奕迅的爱情转移（文件名aqzy），格式保存为W A V，时间为8秒。

第二步：输出加噪前的音频、及加噪后的音频f=5000;[Y,fs,bits]=wavread('F:\aqzy.wav');%利用wavread产生音频的函数及采样频率L=length(Y);t=0:1/fs:(L-1)/fs;%定义时间的范围及步长y=0.005*sin(3*pi*f*t);; n1=floor(L/3);%所加噪声f1=(0:n1)*fs/L;Y=Y(:,1);sound(Y,fs);%输出加噪前音频Y1=y+Y';%给音频加噪声FY1=abs(fft(Y1,L));FY=abs(fft(Y,L));sound(Y1,fs);%输出加噪后的音频第三部：加噪前音频的时域图、频域图figure(1)subplot(211)plot(t(1:1000),Y(1:1000)); grid on;%加噪前音频的时域图xlabel('时间(t)');ylabel('幅度(Y)');title('加噪前录音波形的时域图');subplot(212)plot(f1,FY(1:n1+1)); grid on;%加噪前音频的频域图 xlabel('频率(f)');ylabel('幅度(FY)'); title('加噪前录音波形的频域图'); figure(2)0.0050.010.0150.020.025-1-0.500.51时间(t)幅度(Y )加噪前录音波形的时域图050001000015000200040006000频率(f)幅度(F Y )加噪前录音波形的频域图第四步：加噪后音频的时域图、频域图subplot(211)plot(t(1:1000),Y1(1:1000)); grid on;%加噪后音频的时域图 xlabel('时间(t)');ylabel('幅度(Y1)'); title('加噪声后录音波形的时域图'); subplot(212)plot(f1,FY1(1:n1+1)); grid on;%加噪后音频的频域图 xlabel('频率(f)');ylabel('幅度(FY1)'); title('加噪声后录音波形的频域图');00.0050.010.0150.020.025-55x 10-3时间(t)幅度(Y 1)加噪声后录音波形的时域图050001000015000200040006000频率(f)幅度(F Y 1)加噪声后录音波形的频域图第五步：滤波器的增益响应图m=0.03; M=round(8/m); N=M-1;%定义滤波器的阶数 b=fir1(N,0.6); figure(3)[h,f]=freqz(b,1,512);%滤波器的幅频特性图plot(f*fs/(2*pi),20*log10(abs(h)))%参数分别是频率与幅值xlabel('频率/赫兹');ylabel('增益/分贝');title('滤波器的增益响应'); figure(4)00.511.522.5x 104-140-120-100-80-60-40-20020频率/赫兹增益/分贝滤波器的增益响应第六步：滤波后的时域图、频域图及滤波后的音频sf=filter(b,1,Y1);%使用filter 函数对信号进行滤波 Fsf=abs(fft(sf,L)); subplot(211)plot(t(1:1000),sf(1:1000)); grid on;%滤波后音频的时域图 xlabel('时间(t)');ylabel('幅度(sf)'); title('滤波后录音波形的时域图'); axis([0.01 0.05 -0.002 0.002]) subplot(212)plot(f1,Fsf(1:n1+1)); grid on;%滤波后音频的频域图 xlabel('频率(f)');ylabel('幅度(Fsf)');title('滤波后录音波形的频域图');sound(sf,fs);0.010.0150.020.0250.030.0350.040.0450.05-3时间(t)幅度(s f )滤波后录音波形的时域图050001000015000200040006000频率(f)幅度(F s f )滤波后录音波形的频域图三.小结用窗函数设FIR 滤波器的基本思路：从时域出发设计 h(n)逼近理想 hd(n)。

matlabfir滤波器

基于matlab的fir滤波器的设计一实验目的：1 语音信号的采集。

2 设计滤波器滤波。

3 滤波前后的信号波形、频谱比较、回访语音消息的比较。

4 GUI设计<选作）。

二报告要求：1 题目的意义，所做工作以及系统的主要功能。

2 滤波器的原理。

3 软件设计流程。

4 源程序。

5 各波形图、频谱图。

三实验步骤：1 采集语音信号，用windows自带录音机录制。

T<2s2 对语音信号的采样及频谱分析。

3 噪声的添加：a 录制带噪声的语音信号。

b 产生噪声信号叠加到语音信号。

4设计滤波器。

5对语音信号进行滤波。

6 对滤波前后的波形及频谱进行比较。

7 GUI界面<选作）语音信号的读取在matlab软件平台下，利用wavread函数对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数。

通过使用wavread函数，理解采样频率、采样位数等概念。

wavread函数调用格式y=wavread(file>，读取file所规定的wav文件，返回采样值放在向量y 中。

[y,fs,nbits]=wavread(‘C:\Users\Administrator\Desktop\dog.wav’>，采样值放在向量y中，fs表示采样频率<hz），nbits表示采样位数。

y=wavread<file，N），读取钱N点的采样值放在向量y中。

y=wavread<file，[N1,N2]），读取从N1到N2点的采样值放在向量y 中。

对语音信号“dog.wav”进行采样其程序如下：[y,fs,nbits]=wavread('dog.wav'>结果如下：可知该语音信号的采样频率fs =11025Hz ,数据位nbits = 8Bit。

语音信号的频谱分析首先画出语音信号的时域波形，然后对语音信号进行频谱分析。

在Matlab 中可以利用函数fft 对信号行快速傅里叶变换,得到信号的频谱图其程序如下：y=wavread('C:\Users\Administrator\Desktop\dog.wav'>。

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。

基于Matlab的FIR滤波器设计与实现

基于Matlab的FIR滤波器设计与实现⼀、摘要前⾯⼀篇⽂章介绍了通过FDATool⼯具箱实现滤波器的设计，见“”，这⾥通过⼏个例⼦说明采⽤Matlab语⾔设计FIR滤波器的过程。

⼆、实验平台 Matlab7.1三、实验原理以低通滤波器为例，其常⽤的设计指标有：1. 通带边缘频率f p(数字频率为Ωp)2. 阻带边缘频率f st (数字频率为Ωst)3. 通带内最⼤纹波衰减δp=-20log10(1-αp)，单位为 dB4. 阻带最⼩衰减αs=-20log10(αs)，单位为 dB5. 阻带起伏αs6. 通带峰值起伏αp 其中，以1、2、3、4条最为常⽤。

5、6条在程序中估算滤波器阶数等参数时会⽤到。

数字频率 = 模拟频率/采样频率四、实例分析例1 ⽤凯塞窗设计⼀FIR低通滤波器，通带边界频率Ωp=0.3pi，阻带边界频率Ωs=0.5pi，阻带衰减δs不⼩于50dB。

⽅法⼀：⼿动计算滤波器阶数N和β值，之后在通过程序设计出滤波器。

第⼀步：通过过渡带宽度和阻带衰减，计算滤波器的阶数B和β值。

第⼆步：通过程序设计滤波器。

程序如下：b = fir1(29,0.4,kaiser(30,4.55));[h1,w1]=freqz(b,1);plot(w1/pi,20*log10(abs(h1)));axis([0,1,-80,10]);grid;xlabel('归⼀化频率/p') ;ylabel('幅度/dB') ;波形如下：⽅法⼆：采⽤[n,Wn,beta,ftype] = kaiserord(f,a,dev)函数来估计滤波器阶数等，得到凯塞窗滤波器。

这⾥的函数kaiserord(f,a,dev)或者kaiserord(f,a,dev,f s)： f为对应的频率，f s为采样频率；当f⽤数字频率表⽰时，f s则不需要写。

a=[1 0]为由f指定的各个频带上的幅值向量，⼀般只有0和1表⽰；a和f长度关系为（2*a的长度）- 2=（f的长度） devs=[0.05 10^(-2.5)]⽤于指定各个频带输出滤波器的频率响应与其期望幅值之间的最⼤输出误差或偏差，长度与a相等，计算公式：阻带衰减误差=αs，通带衰减误差=αp，可有滤波器指标中的3、4条得到。

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数字滤波器设计实验_完整版

FIR数字滤波器设计实验_完整版本实验旨在设计一种FIR数字滤波器，以滤除信号中的特定频率成分。

下面是完整的实验步骤：材料：-MATLAB或其他支持数字信号处理的软件-计算机-采集到的信号数据实验步骤：1.收集或生成需要滤波的信号数据。

可以使用外部传感器采集数据，或者在MATLAB中生成一个示波器信号。

2. 在MATLAB中打开一个新的脚本文件，并导入信号数据。

如果你是使用外部传感器采集数据，请将数据以.mat文件的形式保存，并将其导入到MATLAB中。

3.对信号进行预处理。

根据需要，你可以对信号进行滤波、降噪或其他预处理操作。

这可以确保信号数据在输入FIR滤波器之前处于最佳状态。

4.确定滤波器的设计规范。

根据信号的特性和要滤除的频率成分，确定FIR滤波器的设计规范，包括滤波器的阶数、截止频率等。

你可以使用MATLAB中的函数来帮助你计算滤波器参数。

5. 设计FIR滤波器。

使用MATLAB中的fir1函数或其他与你所使用的软件相对应的函数来设计满足你的规范条件的FIR滤波器。

你可以选择不同的窗函数（如矩形窗、汉宁窗等）来平衡滤波器的频域和时域性能。

6. 对信号进行滤波。

将设计好的FIR滤波器应用到信号上，以滤除特定的频率成分。

你可以使用MATLAB中的conv函数或其他相应函数来实现滤波操作。

7.分析滤波效果。

将滤波后的信号与原始信号进行比较，评估滤波效果。

你可以绘制时域图、频域图或其他特征图来分析滤波效果。

8.优化滤波器设计。

如果滤波效果不理想，你可以调整滤波器设计参数，重新设计滤波器，并重新对信号进行滤波。

这个过程可能需要多次迭代，直到达到最佳的滤波效果。

9.总结实验结果。

根据实验数据和分析结果，总结FIR滤波器设计的优点和缺点，以及可能的改进方向。

通过完成以上实验步骤，你将能够设计并应用FIR数字滤波器来滤除信号中的特定频率成分。

这对于许多信号处理应用都是非常重要的，如音频处理、图像处理和通信系统等。

基于matlab程序的fir滤波器设计实现

基于matlab程序的fir滤波器设计实现随着科学技术的发展，电子设备的设计要求也在不断提高，需要功能更加齐全的电子设备。

滤波器作为重要的电子元件，可以降低噪声，提高电子设备的工作效率，广泛应用在通信、仪器仪表、电力系统等领域。

fir滤波器由具有非常特殊结构的线性系统组成。

在传输特性中，它具有稳定的延迟，具有良好的频率分析和回波抑制功能。

为了使用fir滤波器，我们必须对其进行合理的设计，实现滤波器的功能。

本文介绍使用matlab程序来设计和实现fir滤波器的方法。

首先，我们需要确定滤波器的目标，包括滤波器的截止频率、阻带频率以及期望的功率谱，然后将这些参数输入matlab程序中，并使用合适的算法来计算滤波器的系数。

在matlab中实现fir滤波器的各种算法有很多种，包括传统的窗函数法，频率响应插值法，自适应法和波束形成法等。

算法的选择取决于优化目标，可以根据滤波器的要求自由选择。

当确定了滤波器要求和设计算法之后，就可以使用matlab编写程序来实现这些算法。

matlab有丰富的函数库，可以很容易地实现fir滤波器的设计。

具体的程序设计步骤如下：首先，选择所需的设计参数，包括滤波器阶数、归一化频率、幅值和相位等；然后，选择所需的算法，计算出匹配的滤波器系数；最后，编写一个完整的程序来实现fir滤波器的设计，测试滤波器的参数，并输出实现结果。

本文介绍了使用matlab程序来实现fir滤波器设计的方法，它可以实现滤波器的质量分析和测试，可以根据滤波器要求进行精确的设计。

使用matlab来设计fir滤波器，不仅可以缩短设计时间，而且能够节省大量的金钱和人力，具有非常重要的意义。

总之，fir滤波器在电子设备设计中有着重要的作用，使用matlab程序来设计和实现fir滤波器有着非常重要的意义。

通过此次研究，有助于我们更好地理解和应用matlab程序来设计和实现fir 滤波器，从而提高滤波器的性能，从而更好地满足电子设备设计的要求。

毕业设计——基于matlab的FIR数字滤波器设计73426

毕业设计任务书设计题目：基于MATLAB的IIR数字滤波器设计专业：通信工程班级学号：姓名：指导教师：设计期限：2012年3月 5日开始2012年5月20日结束院、系：信息工程学院2012年3月7日一、毕业设计的目的1、通过毕业设计把自己在大学中所学的知识应用到实践当中。

2、深入了解利用Matlab设计FIR数字滤波器的基本方法。

3、在毕业设计的过程中基本掌握了Matlab编译程序的基本方法。

4、提高自己的自学能力和动手能力。

5、锻炼自己通过网络及各种资料解决实际问题的能力。

二、主要设计内容利用窗函数法、频率抽样法设计FIR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。

最后找一段语音信号，并对此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。

三、重点研究问题基于Matlab的FIR数字滤波器的基本设计方法，能够根据性能指标要求独立灵活地进行滤波器的设计。

四、主要技术指标或主要设计参数（1）滤波器类型（2）滤波器阶数和采样频率（3）通带和阻带截止频率（4）通带和阻带衰减五、设计成果要求1、完成毕业设计书文档2、完成程序的编译和调试3、对程序主要语句做出注释本科生毕业设计（论文）开题报告基于Matlab的FIR数字滤波器设计摘要：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，因此数字滤波器占有极其重要的地位。

在数字控制系统中输入信号中所含的干扰对系统的性能会产生很大的影响，因此需要对输入信号进行处理，以提取有用信号。

有限长冲激响应（FIR）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。

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。

基于MATLAB的希尔伯特fir滤波器设计

本科毕业设计（论文）题目基于MATLAB的希尔伯特FIR滤波器设计_姓名专业电子科学与技术学号指导教师张庆辉郑州科技学院电气工程学院二○一四年五月目录摘要 (I)ABSTRACT (II)前言 (IV)1 设计的目的与意义 (1)2 Matlab概述 (3)2.1 MATLAB语言的发展 (3)2.2 MATLAB的主要功能 (3)2.3 matlab的程序结构 (4)3 希尔伯特变换的基本原理 (5)3.1希尔伯特变换的定义 (6)3.1.1 卷积积分 (6)相位 (6)3.1.2 23.1.3 解析信号的虚部 (7)3.2 希尔伯特变换的性质 (8)3.2.1 线性性质 (8)3.2.2 移位性质 (8)3.2.3 希尔伯特变换的希尔伯特变换 (8)3.2.4 逆希尔伯特变换 (8)3.2.5 奇偶特性 (9)3.2.6 能量守恒 (9)3.2.7 正交性质 (9)3.2.8 调制性质 (9)3.2.9 卷积性质 (10)4 Fir滤波器的基本原理及设计方法 (11)4.1 Fir滤波器的基本原理及其特点 (12)4.1.1 FIR数字滤波器的基本原理 (12)4.1.2 FIR滤波器的基本特点 (12)4.2 FIR数字滤波器的设计 (13)5 希尔伯特fir滤波器 (14)6 希尔伯特变换的应用 (18)6.1 希尔伯特变换在探地雷达数据处理中的应用 (18)6.1.1 公式 (18)6.1.2 算法 (19)6.2 数字I-Q下变频器 (20)6.2.1 希尔伯特变换 (21)6.2.2 基于希尔伯特变换的数字I-Q下变频器 (22)6.3 希尔伯特变换在解调中的应用 (22)6.3.1 希尔伯特变换 (22)6.3.2 在解调中的应用 (23)6.3.3 解调性能分析 (24)7 希尔伯特变换器的Matlab设计 (26)7.1 直接程序法 (26)7.2 利用FDATool工具设计法 (27)7.3 希尔伯特变换器的效果验证 (31)结论 (33)前景展望 (34)致谢 (35)参考文献 (36)附录 (37)基于MATLAB的希尔伯特FIR滤波器设计摘要在通信系统中，经常需要对一个信号进行正交分解,即分解为同相分量和正交分量，并能有效地提取复杂信号的瞬时参数——瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率。

基于Matlab的FIR数字滤波器的设计

电子技术课程设计--基于Matlab的FIR数字滤波器的设计专业年级：2009级通信工程专业指导老师：日期：2011年12月26号基于Matlab的FIR的数字滤波器的设计1、选题依据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，已广泛应用于各个学科技术领域，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极其重要的学科和技术领域。

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，所以采用数字滤波器对信号进行处理是目前的发展方向。

2、设计要求(1)通过课程设计把自己在大学中所学的知识应用到实践当中。

(2)深入了解利用Matlab 设计FIR 数字滤波器的基本方法。

(3)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。

(4)提高自己对于新知识的学习能力及进行实际操作的能力。

(5)锻炼自己通过网络及各种资料解决实际问题的能力。

3、设计原理FIR 滤波器具有严格的相位特性，对于信号处理和数据传输是很重要的。

目前 FIR 滤波器的设计方法主要有三种：窗函数法、频率取样法和切比雪夫等波纹逼近的最优化设计方法。

常用的是窗函数法和切比雪夫等波纹逼近的最优化设计方法。

本课题中的窗函数法比较简单，可应用现成的窗函数公式，在技术指标要求高的时候是比较灵活方便的。

如果 FIR 滤波器的()h n 为实数，而且满足以下任意条件，滤波器就具有准确的线性相位第一种：偶对称， ()()()()1,12h n h N n N φωω=--=--第二种：奇对称， ()()()()1,122h n h N n N φωωπ=---=--+ 对称中心在()12n N =-处。

基于matlab的FIR数字滤波器设计及其软件实现

摘要在这个具有挑战性的时代，把计算机充分运用到教学及工程运算中，虽然具有重要的意义，而随着计算机技术的发展，计算机软件在工程设计领域应用越来越广。

本设计研究是基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计，是基于应用计算机软件编程。

首先了解滤波器的基本工作原理，针对FIR滤波器，有各种不同的方法。

FIR滤波器一般要求信号具有线性相位，同时由于脉冲响应无限长，因此具有永远稳定的特性。

根据这个特点，。

本文主要对FIR滤波器采用了窗函数法，最优设计法，最小二乘设计法，升余弦函数设计法和任意响应设计法来设计FIR滤波器，同时，还对滤波器进行阶数评估。

滤波是信号处理中最基本有极为重要的技术，利用滤波器技术可以从复杂的信号中提取出所需要的信号，抑制不需要的信号。

绝大多数传感器输出的信号，在使用过程中，都必须进行滤波，所以滤波器是具有一定传输选择特性的，对信号进行加工处理的装置，它允许输入信号中的一些成分通过，抑制或衰减另一些成分。

其功能是将输入信号变换为人们所需要的输入信号。

本设计主要给出了FIR数字滤波器的基本特性和设计方法。

关键词：MATLAB 特性FIR滤波器设计AbstractIn this challenging era, the full use of computers to teaching and engineering operations, although of great significance, and with the development of computer technology, computer software in engineering design applications more widely.The design study is based on MATLAB for FIR digital filter design, is based on the application of computer software programming. First understand the basic working principle of the filter for FIR filters, a variety of different ways. General requirements for FIR filters with linear phase signals, and because of infinite impulse response, so it has always stable characteristics. According to this feature. In this paper, FIR filters used on the window function method, optimal design method, least squares design method, design raised cosine function and design method to design arbitrary response FIR filters, it is also the order of the filter evaluation. Signal processing filter is the most basic there is a very important technology, the use of technology can filter the signal from the complex by the need to extract the signal, to suppress unwanted signals. Most of the sensor output signal, in the course, must be filtered, so the filter is chosen with a certain transmission characteristics, the signal processing device, which allows some components of the input signal through the inhibition or attenuation other ingredients. Its function is to transform the input signal is needed for people to input signal目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 数字滤波器定义 (1)1.2 数字滤波器的分类 (1)1.3 实际滤波器的设计指标 (2)1.4 几种常见的特殊滤波器 (2)第二章FIR滤波器特性 (3)2.1 FIR滤波器简介 (3)2.2 FIR滤波器的线性相位特性 (3)2.2.1 FIR滤波器的第一类线性相位 (4)2.2.2 FIR滤波器的第二类线性相位 (6)2.2.3 线性相位FIR滤波器的零点特性 (8)第三章FIR滤波器的ＭＡＴＬＡＢ设计 (9)3.1 用窗函数法设计FIR数字滤波器 (9)3.1.1 FIR数字滤波器窗函数设计法 (9)3.1.2 加窗的线性相位FIR数字滤波器设计函数fir1和fir2 (12)3.2 FIR滤波器的最优设计法 (15)3.2.1 firs函数 (15)3.2.2 remez函数 (16)3.3 FIR滤波器最小二乘设计法 (17)3.3.1 fircls函数 (17)3.3.2 fircls函数 (19)3.4 FIR滤波器升余弦函数设计法 (20)3.5 FIR滤波器的任意响应设计法 (21)第四章FIR 滤波器阶数估计 (24)4.1 kaiserord函数 (24)4.2 remezord函数 (25)第五章小结 (27)参考文献 (28)致谢 (29)第一章绪论当前，通信技术高速发展，业务范围不断扩大，人们对产品的需求迅速增长，滤波器在这些产品电路中就扮演着重要的角色，当然数字滤波器更影响着人们生活的方方面面。

基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计

ｐｅＯｔｄｉｔｆｉｔｅｄｅｓｇｎａｓｕｎｉｏｗｒｆｈｅｇｉａ１ｌｒｉｈａｑｕｅｄＶｎｔｅｆａａａｇｏｔｈｃｏｌｅｏＯｔｅｅｓｇｎｅｍｐｔｉｎｆｈｄｉｏｆｃＯｕｔｎｇｍｐｉａｎｄ
３１０）４Ｏｏ
（ｎｔｔｔｆＴｃｎｌｇ，ａｎｎＮｒａｏｌｇ，ＪａｇｉＧｎｈｕ３１Ｏ）Ｉｓｉｕｅ０ｅｈｏ０ｙＧｎａｏｍｌｃｌｅｅｉｎｘａｚｏ４ＯＯ
摘
要：ＦＲ数字滤波器是数字滤波器系统中常见的滤波器，Ｉ本文介绍通过采用频率抽样设计法来设计ＦＲ数字滤波器，Ｉ
ｇｒｐｈｉｓｅｎｒｉａｃｒｄｅｎｇ，ｔｈｄｉ０ｔｅＯｖｅｅｓｇｎｆｈ１、 —ｐａｆｉｅｆｑｎｃｃａｒｔｅｓｃｓｆｓｉｌｉｏａａｎｙｓｓｓ１ｔｒｒｅｕｅｙｈａｃｒｉｔｉＯｍｕａｔｎｎｄａｌｉｓｓｈｗｅｔｔＯｄｈａｕｔｉｚＭＬｔｄｅｇＤｉｔＦｉ１ｅｎｇｓｉｌｅＡＴＡＢＯｓｉｎｇｉａ１ｔｒｉｉｓｉｍｐｌｅａｎｄｃＯｅｎｅｎｎＶｉｔ．
利用ＨＴＡ语言的强大功能和在数字滤波器设计上具有的独特优势完成设计中的计算与图形的绘制。对所设计的低通滤波ＡＬＢ器的仿真和频率特性分析表明，利用ＨＴＡ来设计数字滤波器简单、ＡＬＢ方便。
关键词：Ｉ数字滤波器：ＡＬＢＦＲＨＴＡ；频率抽样法

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引言：数字滤波器是一种广泛应用于信号处理和通信系统中的重要工具。

其中，有一类常见的数字滤波器是FIR（Finite Impulse Response）数字滤波器。

FIR数字滤波器具有线性相位特性、稳定性好、易于设计和实现等优点，被广泛用于音频处理、图像处理、通信系统等领域。

本实验旨在通过设计一个FIR数字滤波器，探索其设计原理和实际应用。

一、实验目的本实验的目的是通过设计一个FIR数字滤波器，实现对特定信号的滤波处理。

具体来说，我们将学习以下几个方面的内容：1. FIR数字滤波器的基本原理和特点；2. FIR数字滤波器的设计方法和流程；3. 使用MATLAB软件进行FIR数字滤波器的设计和仿真。

二、实验原理1. FIR数字滤波器的基本原理FIR数字滤波器是一种线性时不变系统，其输出仅与当前输入和过去若干个输入有关，没有反馈回路。

这种特性使得FIR数字滤波器具有线性相位特性，适用于对信号的频率响应要求较高的应用场景。

FIR数字滤波器的输出可以通过卷积运算来计算，即将输入信号与滤波器的冲激响应进行卷积运算。

2. FIR数字滤波器的设计方法FIR数字滤波器的设计方法有很多种，常见的包括窗函数法、频率采样法和最优化方法等。

在本实验中，我们将使用窗函数法进行FIR数字滤波器的设计。

窗函数法的基本思想是将理想滤波器的频率响应与一个窗函数相乘，从而得到实际可实现的滤波器。

三、实验步骤1. 确定滤波器的设计要求在设计FIR数字滤波器之前，我们首先需要明确滤波器的设计要求。

包括滤波器的通带、阻带、过渡带的频率范围和响应要求等。

2. 选择窗函数和滤波器的阶数根据设计要求，选择合适的窗函数和滤波器的阶数。

常见的窗函数有矩形窗、汉宁窗、汉明窗等。

不同的窗函数对滤波器的性能有一定影响，需要根据实际情况进行选择。

3. 计算滤波器的冲激响应利用所选窗函数和滤波器的阶数，计算滤波器的冲激响应。

基于MATLAB的希尔伯特fir滤波器设计

本科毕业设计（论文）题目基于MATLAB的希尔伯特FIR滤波器设计_姓名专业电子科学与技术学号指导教师张庆辉郑州科技学院电气工程学院二○一四年五月目录摘要.............................................................................................................................. ABSTRACT . (I)前言..................................................................................................................................1 设计的目的与意义 02 Matlab概述 (2)2.1 MATLAB语言的发展 (2)2.2 MATLAB的主要功能 (2)2.3 matlab的程序结构 (3)3 希尔伯特变换的基本原理 (4)3.1希尔伯特变换的定义 (5)3.1.1 卷积积分 (5)相位 (5)3.1.2 23.1.3 解析信号的虚部 (6)3.2 希尔伯特变换的性质 (7)3.2.1 线性性质 (7)3.2.2 移位性质 (7)3.2.3 希尔伯特变换的希尔伯特变换 (7)3.2.4 逆希尔伯特变换 (7)3.2.5 奇偶特性 (8)3.2.6 能量守恒 (8)3.2.7 正交性质 (8)3.2.8 调制性质 (8)3.2.9 卷积性质 (9)4 Fir滤波器的基本原理及设计方法 (10)4.1 Fir滤波器的基本原理及其特点 (11)4.1.1 FIR数字滤波器的基本原理 (11)4.1.2 FIR滤波器的基本特点 (11)4.2 FIR数字滤波器的设计 (12)5 希尔伯特fir滤波器 (13)6 希尔伯特变换的应用 (17)6.1 希尔伯特变换在探地雷达数据处理中的应用 (17)6.1.1 公式 (17)6.1.2 算法 (18)6.2 数字I-Q下变频器 (19)6.2.1 希尔伯特变换 (20)6.2.2 基于希尔伯特变换的数字I-Q下变频器 (21)6.3 希尔伯特变换在解调中的应用 (21)6.3.1 希尔伯特变换 (21)6.3.2 在解调中的应用 (22)6.3.3 解调性能分析 (23)7 希尔伯特变换器的Matlab设计 (25)7.1 直接程序法 (25)7.2 利用FDATool工具设计法 (26)7.3 希尔伯特变换器的效果验证 (30)结论 0前景展望 (1)致谢 (2)参考文献 (3)附录 (4)基于MATLAB的希尔伯特FIR滤波器设计摘要在通信系统中，经常需要对一个信号进行正交分解,即分解为同相分量和正交分量，并能有效地提取复杂信号的瞬时参数——瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率。

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)。

实验6 基于MATLAB 的FIR 数字滤波器设计
一、实验目的
（1）加深对数字滤波器的常用指标理解。

（2）学习数字滤波器的设计方法。

二、实验原理低通滤波器
1()1()P P P S
S H H δδδπ⎧-≤Ω≤+Ω≤Ω⎪⎨
Ω≤Ω≤Ω≤⎪⎩
低通滤波器的常用指标：
1、通带边缘频率P Ω，
2、阻带边缘频率S
Ω ，
3、通带起伏
P δ，
4、
通带峰值起伏
]
)[1(log
2010
dB p p
δα
--=，
5、
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：
，
，通带峰值起伏：
]
[1dB p
≤α。

阻带边缘频率：
，
，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。

程序：(1)
wp1=0.4*pi; wp2=0.6*pi; ws1=0.3*pi; ws2=0.7*pi;
[N,wn]=buttord([wp1 wp2],[ws1 ws2],1,40,'s'); [B,A]=butter(N,wn,'s'); [num,den]=bilinear(B,A,1);
[h,w]=freqz(num,den);
S Ω-P
Ω-P S
ΩPassband Stopband
Transition
band
Fig 1 Typical magnitude
specification for a digital LPF
subplot(2,2,1)
plot(w/pi,20*log10(abs(h)));
axis([0,1,-45,5]);
grid;
xlabel('频率/(单位：pi)')
ylabel('幅度/dB')
subplot(2,2,2)
plot(w/pi,angle(h));
axis([[0,1,-45,5]]);
grid;
xlabel('频率/(单位：pi)')
ylabel('相位/度')。