基于matlab的滤波器的设计与仿真设计
基于MATLAB的有源滤波器的设计与仿真
基于MATLAB的有源滤波器的设计与仿真对并联型有源电力滤波器的控制方法进行研究，应用MATLAB软件建立了仿真模型，利用SimPower工具箱谐波电流检测方法进行建模和仿真。
在simulink 环境下，对提出的定时比较控制方法和并联型APF抑制谐波效果进行了仿真实验。
标签：MATLAB；有源电力滤波器；仿真近年来，电力电子技术发展的越来越快，其发展的重大障碍是电力电子装置的谐波污染问题。
目前在主要采用被动型谐波抑制方案来抑制谐波，本文对并联型有源电力滤波器进行研究，应用MATLAB软件建立了仿真模型。
1 有源电力滤波器(APF)有源电力滤波器一般可分为：并联型APF、串联型APF和串并联混合型APF,其一般由检测回路，控制回路和主电路构成，理论上讲，有源滤波器可以对任意谐波电流进行补偿，并联有源滤波器其与系统相并联，可等效为一受控电流源，通过适当控制APF可产生与负载谐波大小相等、方向相反的谐波电流，从而将电源侧电流补偿为正弦波[1]。
2 并联有源滤波器2.1 谐波电流检测原理及仿真模型设立谐波电流检测利用ip、iq运算方式，该方法用一锁相环和一正、余弦发生电路得到与电源电压同相位的正弦信号sin wt和对应的余弦信号-cos wt，这两个信号与ia、ib、ic一起计算出有功分量电流ip和iq无功分量电流，经低通滤波器LPF滤波得出ip、iq的直流分量ip、iq对应于三相电流中的基波正序分量，再经过2/3 变换，得到三相电流基波正序分量[2]。
负载电流发生模块source，三项/两项变换模块C32，运算模块C，两项/三项变换模块C23以及低通滤波器构成了其主要的仿真模型[3]，其中各模块所需元件可在simulink模块库中找到，比如交流电源，电压、电流测量模块，RLC 串联电路，电感元件，三相桥式整流器。
图1 ip、iq运算方式检测谐波电流的整体仿真模型2.2 三项并联型有源电力滤波器仿真图2 三项并联型有源电力滤波器仿真2.3 仿真结果谐波检测电路采用基于瞬时无功功率理论的ip、iq检测法的工作原理，使用MATLAB中SIMULIINK仿真模块。
基于Matlab的FIR滤波器设计与仿真
一 １
基于 Ｌ Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ的 Ｆ Ｉ Ｒ滤波器设计与仿真
文／ 张劲峰
一 一 一 一 一 一 一
波器 。
对于任一种滤波器来说 ，其系统函数 是 以及通 过 查 表 ，选定 窗 最重要的 ，一般我们也会针对其 系统 函数进行 函 数 ，以及 确 定 阶数 Ｎ 分析 。而 Ｆ Ｉ Ｒ滤波器 的系统 函数则如 下图所示 的 大小 ；综 合 上诉 求 出
足设计要求 。 可用框图表示 ：
７ Ｆ Ｉ Ｒ 滤 波器的特 点
【 关键 词】Ｆ Ｉ Ｒ 滤波器 Ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ 仿真
序列 。又或者把 ｘ （ ｎ ） 补上 Ｌ Ｎ２个零 值点 ， 选择性 ，必须用较高的 阶数 ；对于 同样 的滤 波 （ ｎ ） 补上 Ｌ Ｎ１ 个零值点 ，然后进行 Ｌ点 器设计指 标，Ｆ Ｉ Ｒ滤波器所要 求的阶数可 能比 随着 电子信 息技术的不断更新 ，数字信号 将 ｈ 圆周 卷积 ，就可 以代 替原 ｘ （ ｎ ） 与ｈ （ ｎ ）的线 Ｉ 处理 已经得 到了众多 电子领域 的认可 和应用。 Ｉ Ｒ滤波器高 ５ － １ ０ 倍 ，所以 Ｆ Ｉ Ｒ滤波器 的成 本 Ｆ Ｔ 较高 ，信号延时也较大 ，但使用 Ｆ 而在数 字信 号处理过程 中，数字 滤波是一个非 性卷积。而滤波器的圆周卷积就可以通过 Ｄ Ｉ Ｒ滤波器 却 和Ｉ Ｄ Ｆ Ｔ的方法进 行计算 。这样 就可 以得 到该 可 以得到严格的线性相位 。 常重要 的环节 。 要 设计 和制作 一个 Ｆ Ｉ Ｒ滤 波 器 ， 可 以
晰 ，得到社会各界 的广 泛应用。其主要的设计 原理是根据滤波器 的技术指标 ，选取一个合 适 的 阶数 Ｎ 和合 适 的窗 函数类 型 ，令其 幅频 特 性能够无 限接近理想滤 波器 的幅频特性。设计
基于matlab模拟滤波器的设计与仿真
本科生毕业论文（设计）题目：基于matlab模拟滤波器的设计与仿真系部电子信息工程学院学科门类工科专业电子信息工程学号xxxxxxxxxxxxxxxxxx姓名XXX指导教师XXX2012年 5 月18 日基于matlab的模拟滤波器设计与仿真摘要几乎在所有的工程技术领域中都会涉及到信号处理问题，而滤波器信号处理的重要组成部分。
本论文首先介绍了滤波器的滤波原理以及模拟滤波器的设计方法，然后系统地介绍了模拟滤波器（包括巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器）的设计原理和方法，并在此基础上论述了低通、高通、带通、带阻模拟滤波器的设计。
最后，采用MATLAB对所述滤波器进行建模仿真。
仿真结果表明用matlab设计的滤波器符合技术要求，且直观简便，有利于设计的优化。
关键字：模拟滤波器频率转换MATLAB装订线ABSTRACTIn almost all areas of engineering and technology, signal processing will be involved andsignal processing is an important component of filter signal processing. This paper will firstintroduce the principle of filter and the design method of analog filters. Then the paper willpresent the design principles and methods of analog filters (including the Butterworth filter andChebyshev filter) and on this basis, the analog filters (including low-pass, high-pass, band-pass,and band-stop) design will be discussed. Last is the use of virtual realization of analog filtersMATLAB. It can be seen that based on the simulation result, the filter designed by MATLAB iscoincident in technical requirements and handy in anchauung. What’s more, it is easy to adjustthe performance of filters.Key words:Filtering Analog filters MATLAB装订线第1章绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.2国内外研究现状及趋势 (1)1.3本文的主要工作安排 (2)第2章基本理论知识 (3)2.1滤波器的工作原理 (3)2.1.1模拟滤波器的工作原理 (3)2.1.2数字滤波器的工作原理 (4)2.2滤波器的基本特性 (5)2.2.1模拟滤波器与数字滤波器的基本特性 (5)2.2.2无限冲激响应IIR和有限冲激响应FIR滤波器 (7)2.3滤波器的主要性能指标 (8)第3章模拟滤波器的设计 (9)3.1模拟滤波器的分类 (9)3.2 模拟滤波器的设计方法 (9)3.3模拟原型滤波器及最小阶数选择 (11)3.3.1巴特沃斯滤波器及最小阶数选择 (11)3.3.2切比雪夫滤波器及最小阶数选择 (14)3.3.3椭圆滤波器及最小阶数的选择 (20)3.3.4贝塞尔滤波器 (21)第4章 MATLAB仿真 (22)4.1MATLAB简介 (22)4.2对低通模拟滤波器的仿真 (23)4.3 模拟高通滤波器的仿真 (25)4.4 模拟带通滤波器的仿真 (26)4.5 对带阻模拟滤波器的仿真 (28)第5章频率转换 (30)5.1低通至高通的转换 (30)5.2低通至带通的变换 (31)5.3低通至带阻的变换 (34)第6章总结与展望 (36)参考文献 (37)第1章绪论1.1课题研究背景及意义凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。
基于MATLAB的FIR和IIR数字滤波器的设计与仿真 推荐
摘要信息无处不在，但在步入网络信息时代之后，无论是信息的数量，还是其传递的速度，都在快速地增加。
信号是信息传播的载体，但在信号产生、发送以及传播的过程中，都会不可避免地引入一些其他的信号成分。
所以，在进行信号处理前，就需要对所接收到的信号进行过滤，以去掉噪声干扰成分，从而得到有效的信号成分。
在电子系统中，这个任务通常由滤波器来完成。
本文主要内容是通过MATLAB工具设计两种数字滤波器的基本方法。
这两种数字滤波器指无限脉冲响应(IIR， Infinite Impulse Response)滤波器和有限脉冲响应(FIR，Finite Impulse Response)滤波器，输入和输出信号皆为数字信号。
以往传统的数字滤波器设计方法步骤繁琐，计算环节繁杂，一旦设计完成，无法便捷修改滤波特性曲线，十分不便，以上缺点极大的限制了数字滤波器的发展与应用。
而MATLAB及其附带的工具箱功能十分强大，我们利用该软件设计上述的两种滤波器，可以做到随时把结果曲线与目标滤波特性曲线对比，从而做出改进，节省时间和工作量，优点十分显著。
本论文分为三部分:第一部分为绪论，简单介绍数字信号处理中滤波器的作用和前景；第二部分介绍FIR滤波器设计的原理，并且介绍使用MATLAB设计FIR 数字滤波器的方法，同时在MATLAB下进行仿真；第三部分介绍IIR滤波器设计的原理，并且介绍使用MATLAB设计IIR数字滤波器的方法，同时在MATLAB下进行仿真。
关键词：MATLAB，FIR数字滤波器，IIR数字滤波器，设计，仿真AbstractInformation is everywhere, but after entering the era of network information, regardless of the amount of information, or its transfer speed, are increasing at a high speed. The carrier signal is the dissemination of information, but in the signal generation, transmission and dissemination process, will inevitably introduce some other signal component. So, in signal processing, we need on the received signal is filtered to remove noise, interference, so as to obtain the signal component effective. In electronic systems, this task is usually accomplished by filter.The main content of this paper is the basic method of using MATLAB tools to design two kinds of digital filters. These two kinds of digital filter with infinite impulse response (IIR, Infinite Impulse Response) filter and the finite impulse response (FIR, Finite Impulse Response) filter, the input and output signals are digital signals. The design method of traditional digital filter is complicated, complicated calculation process, once the design is complete, not convenient to modify the filter characteristic curve, very inconvenient, the above disadvantages greatly limits the development and application of digital filter. While MATLAB and its toolbox function with very strong, we use the software design of two kinds of filter above, can be done at any time the results curve and target filtering characteristics, so as to make improvements, save time and effort, notable advantages.This paper is divided into three parts: the first part is the preface, and Prospect of digital signal processing is introduced in the filter function; the second part introduces the principle of FIR filter design, and introduces the method of using MATLAB to design FIR digital filter, and the simulation on the MATLAB; third part introduces the principle of IIR filter design, and introduces the method of using MATLAB IIR digital filter design, and Simulation in MATLAB.Keywords: MATLAB, FIR digital filter, IIR digital filter, design, simulation目录第一章绪论 (1)1.1 研究数字滤波器的意义与背景 (1)1.2 数字滤波器的分类 (3)1.3 论文工作与编排 (4)1.4 本章小结 (4)第二章理论依据2.1 系统设计的理论依据2.1.1 数字滤波器概述2.1.2 FIR和IIR数字滤波器比较2.2 MATLAB中的滤波器设计工具2.3 本章小结第三章基于MATLAB的FIR数字滤波器设计3.1 MATLAB软件简介3.1.1 MATLAB介绍3.1.2 S-function介绍3.2 FIR滤波器基础简介3.2.1 FIR滤波器的基本特性3.2.2 主流FIR滤波器的硬件实现方法3.3 MATLAB滤波器工具设计FIR滤波器实例3.3.1 FIR滤波器的设计3.3.2 FIR滤波器的仿真3.4 Ti公司基于DSP实现FIR滤波器的程序3.5 本章小结第四章基于MATLAB的IIR数字滤波器设计4.1 IIR滤波器基础简介4.2 MATLAB滤波器工具设计IIR滤波器实例4.2.1 IIR滤波器的设计4.2.2 IIR滤波器的仿真4.3 本章小结第五章总结与展望参考文献致谢第一章绪论在过去的30年间，电子信息技术得到了飞速发展。
基于MATLAB的FIR滤波器设计与仿真
第一章：引言1.1选题的依据及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。
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。
数字滤波器有FIR数字滤波器和IIR数字滤波器，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。
1.2 数字滤波器简介数字滤波在DSP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IRR 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，所有的存储单元更少，所以既经济又高效。
数字滤波器精确度高，使用灵活，可靠性高，具有模拟设备没有的许多优点，已广泛地应用与各个科学技术领域，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，而采用数字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。
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的模拟滤波器设计与仿真_周学军
基于Matlab 的模拟滤波器设计与仿真周学军(延安大学物理与电子信息学院,陕西延安 716000)摘 要:巴特沃思、切比雪夫模拟低通滤波器通常是设计模拟高通、带通和带阻滤波器的原型,先按给定频率响应巴特沃思、切比雪夫低通H a (s )逼近,然后由选定H a (s )实现二端口网络的电路结构和参数值。
在此对达林顿T 型和П型电路结构的滤波器元件参数进行了编程计算,并对其系统函数的幅频特性进行仿真。
仿真结果符合设计要求,该方法便捷,程序具有可扩展性。
关键词:Laplace 变换;模拟滤波器;巴特沃斯;切比雪夫中图分类号:T N713 文献标识码:A 文章编号:1004-373X (2010)08-0062-02Design and Simulation of Analog Filter Based on MatlabZH O U Xue -jun(Co llege of Phy sics and Electronics Info rma tion ,Yan 'an Universi ty ,Yan 'an 716000,China )Abstract :Butter wo rth and Cheby shev analog lo w -pass filters a re usually designed to simulate hig h -pa ss ,ba nd pass and band sto p filte r pro to types .But te rwo rth and Cheby shev low -pa ss H a (s )appro ximation is responded acco rding to a g iv en fre -quency ,and then the cir cuit str ucture and parameter value s are realized by selected H a (s ).T he element parameter s of the fil -te r with str uctures of Darling to n T -ty pe and П-ty pe cir cuits are pe rfo rmed with the calculatio n and prog ram ,and then the am -plitude -frequency characteristic of its sy stem function is simula ted .T he simulatio n r esults show that the sy stem can mee t the desig n requir ements ,the method is convenient and the prog ram has expansibility .Keywords :L aplace transfo rma tion ;analo g filter ;But te rwo rth ;Cheby shev收稿日期:2009-10-240 引 言建立在拉普拉斯变换基础之上的模拟滤波器的理论和设计方法已经发展得相当成熟,且有若干典型滤波器供人们选择,如巴特沃斯(Butterw orth )滤波器、切比雪夫(Chebyshev )滤波器等。
基于Matlab的FIR低通滤波器设计及simulink仿真实现
基于Matlab的FIR低通滤波器设计及simulink仿真实现2012题目基于Matlab的FIR低通滤波器设计及simulink仿真实现学院自动化与电气工程学院专业测控技术与仪器班级 083 学号108034063 学生姓名 xxx 指导教师 xxx 完成日期 2012年5月25日xxx 科技学院本科毕业论文(2012届)题目基于Matlab的FIR低通滤波器设计及simulink 仿真实现学院自动化与电气工程学院专业测控技术与仪器083 班级学号 108034063学生姓名 xxx指导教师 xxx完成日期 2012年5月25号xxx科技学院毕业设计、学位论文版权使用授权书本人 xxx 学号 108034063 声明所呈交的毕业设计、学位论文《基于Matlab 的FIR低通滤波器设计及simulink仿真实现》，是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，与我一同工作的人员对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
本毕业设计、学位论文作者愿意遵守xxx科技学院关于保留、使用学位论文的管理办法及规定，允许毕业设计、学位论文被查阅。
本人授权 xxx科技学院可以将毕业设计、学位论文的全部或部分内容编入有关数据库在校园网内传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业设计、学位论文。
(保密的学位论文在解密后适用本授权书)论文作者签名:xxx 导师签名: xxx签字日期: 2012 年5月 25日签字日期: 2012 年 5 月 25日浙江科技学院本科毕业设计摘要数字滤波器是数字信号处理的一个重要的技术分支。
在现代电子系统中，FIR 数字滤波器以其良好的线性特性被广泛使用，属于数字信号处理的基本模块之一。
在工程实践中，一般对信号处理要求有实时性和灵活性，而已有的一些软件和硬件计算和实现方式则难以同时达到这两方面的要求。
基于Matlab的数字滤波器算法的设计
基于MATLAB的数字滤波器设计及滤波仿真1.实验原理:①正弦信号：Ax+n=wn)sin()(ϕ②巴特沃斯模拟滤波器的设计：[N,Wc]=buttord(Wp,Ws,ap,as,'s')[N,Wc]=buttord(wp，ws，αp，αs)用于计算巴特沃斯数字滤波器的阶数N和3dB截止频率wc。
调用参数wp，ws分别为数字滤波器的通带、阻带截止频率的归一化值，要求：0≤wp≤1，0≤ws≤1。
1表示数字频率pi。
αp，αs分别为通带最大衰减和组带最小衰减(dB)。
当ws≤wp时，为高通滤波器;当wp和ws为二元矢量时，为带通或带阻滤波器，这时wc也是二元向量。
N，wc 作为butter函数的调用参数。
坛[N,Ωc]=buttord(Ωp，Ωs，αp，αs，‘s’) 用于计算巴特沃斯模拟滤波器的阶数N和3dB截止频率Ωc。
Ωp，Ωs，Ωc均为实际模拟角频率[BS,AS]=butter(N,Wc,'s')[B,A] = BUTTER(N,Wn)，设计一个阶数为n，频率为Wn的低通滤波器;[B,A] = BUTTER(N,Wn,ftype)可以设计高通，带阻滤波器，其中ftype参数的形式可以指定何种滤波器， ftype为‘high’时，设计一个阶数为n，频率为Wn的高通滤波器;ftype为‘stop’时，得到滤波器阶数为2*n，频率范围为Wn = [W1,W2]的带阻滤波器;③双线性变换设计IIR滤波器：[BZ,AZ]=bilinear(BS,AS,1/T)④信号滤波Y =filter(B,A,X)输入X为滤波前序列，Y为滤波结果序列，B/A 提供滤波器系数，B为分子， A为分母整个滤波过程是通过下面差分方程实现的：a(1)*y(n) = b(1)*x(n) + b(2)*x(n-1) + ... + b(nb+1)*x(n-nb) - a(2)*y(n-1) - ... - a(na+1)*y(n-na)[Y,Zf] = FILTER(B,A,X,Zi)，输入X为滤波前序列，Y为滤波结果序列，B/A 提供滤波器系数，B为分子， A为分母，并输入Zi指定X的初始状态，Zf为最终状态矢量2.Simulink的使用方法：模块库中的模块可以直接用鼠标进行拖曳（选中模块，按住鼠标左键不放）而放到模型窗口中进行处理。
基于MATLAB的无源电力滤波器设计与仿真
和
+δM 处能够很好的工
作 ,则该滤波器符合设计要求 。
2. 1. 2 计算 C值
根据系统的允许最高运行电压和各次谐波的
电压 ,并充分考虑到电网电压波动引起的电压升
高 ,电容补偿装置投入后引起的电压升高 ,确定电
容器的额定电压 UCN 。
UCN
=
n2 ( n2 -
1) USm
+ THDU 1. 1
[1]
XL1 =
XC1
δ
,则 L = XL1 / ( 2πf)
n2 ( 1 - M ) 2
2
其中 n为谐波电流次数 。
根据滤波效果选取滤波支路品质因数 Q, 一
般 Q 选取范围是 30～60,则 ,串联的电阻为 :
R = nωL /Q (未考虑电抗器的电阻 )
2. 1. 4 对电容器过流 、过压 、过负荷校核
电力电容器与无功补偿
Vol. 30 No. 4
Power Capacitor & Reactive Power Compensation
Aug. 2009
基于 MATLAB的无源电力滤波器设计与仿真
刘云建 ,鲁宝春
(辽宁工业大学信息科学与工程学院 ,辽宁 锦州 121001) 摘 要 :介绍了用 M atlab软件设计无源电力滤波器的方法 。针对 M atlab的程序语言简单 、仿 真方便等特点并结合无源电力滤波器的具体设计实例 ,探讨了如何运用 M atlab软件的科学计 算功能 、仿真功能对滤波器参数优化设计 ,提供了一种简单的 、高效的设计无源电力滤波器新 的方法 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
·34·
图 4 系统参数设置
第 30卷 第 4期 2009年 8月
基于MATLAB和DSP的数字滤波器设计与仿真
波 的输 出不 仅 取 决 于 行 限 个 过 去 的 和现 在 的输 入 ．１ 』 还 ｎ＝ 』Ｌ 取 决 于有 限个 过 去 的输 出 。 ＦＲ数 字 滤 波 器 ｎ 以看 作 足 有 限 Ｉ Ｊ 。 个过 去 的输 出为 零 的 Ｉ Ｉ 字滤波器。 Ｒ数
，
繁琐 的公式计算 ，改变参数后需耍重新计算 ，在设计 滤波器 尤其 是高 阶滤波器 时工作量很 大。在 ＭＡＩ Ａ Ｂ巾利用 Ｍ语 ＇ Ｌ 言编写数字 滤波程序可以快速有效地实现数字滤波器的设计 仿真 。
Ｍ
５＇ ｒ －ｂＺ—
其脉冲 转移函 数为： （： ：．二 ＿ ＝ ） 一
Ｌ 一 １ “ ＋’
ｆ
Ｚ
当 ａ ０ 限＝ ，， ｋ ＝ ｌ … 时 ，它 就是 ＦＲ数字 滤 波器 ，当 ２ Ｉ ａ ＝ ・ 巾有非 零值时 ，则它就是 Ｉ ｋ １ ・ ２ Ｉ Ｒ数字滤波器 。 设计 一个数字滤波器 的实质足求解一个 满足技术要求 的
行 程 序 设计 的详 细步 骤 。利 用 ＭＡ ｌ Ｂ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 地 减 Ｔ
轻 了工作量 ，行利于滤波器设计的最优化 。还介绍 了如何 利用 Ｄ Ｐ设计的数字滤波｛ 。 Ｓ ｝ ： ｝
温 州 科 技 职 业 学 院 学 报
２０ 年 １ ０９ ２月
基于 ＭＡ Ｌ Ｂ和 Ｄ Ｐ的数字滤波器设计与仿真 ＴＡ Ｓ
定 明 芳
（ 温州科技职业 学院，浙江 温 州 ３ ５ ０ ） ２ ０ ６
［ 摘要 ］介 了一种利用 ＭＡｌ Ａ ｒ Ｂ快 速有效地设计 …软件组 成的常规数字滤 波器的方法 。给出了使用 ＭＡＩ Ａ 、 Ｌ Ｂ语音 进 ＇ Ｌ
基于matlab的m通道滤波器组的设计
一、概述随着数字信号处理技术的不断发展，信号滤波器的设计和实现在各种领域中扮演着重要的角色。
在通信、生物医学、雷达系统等领域中，对信号的滤波和处理要求越来越高。
基于matlab的m通道滤波器组的设计是数字信号处理领域的一个热点问题，本文将对此进行深入探讨。
二、m通道滤波器组的概念及应用背景m通道滤波器组由m个并行的滤波器组成，每个滤波器都有不同的频率响应，可以用于实现对复杂信号的分析和处理。
在实际应用中，m通道滤波器组可以用于多载波通信系统、宽带雷达系统、生物医学图像分析等领域，具有非常广泛的应用前景。
三、m通道滤波器组的设计原理1. 多通道滤波器的并行结构m通道滤波器组由m个滤波器并行连接而成，每个滤波器的频率响应不同，可以实现对不同频率分量的信号进行分离和处理。
2. 设计参数的确定在设计m通道滤波器组时，需要确定滤波器的中心频率、带宽、滤波器类型等参数，这些参数的选择对于实际应用效果有着重要的影响。
3. 滤波器设计方法常用的滤波器设计方法包括FIR滤波器、IIR滤波器等，针对m通道滤波器组的设计，需要选择合适的滤波器类型，并进行参数优化。
四、基于matlab的m通道滤波器组的设计步骤1. 确定滤波器数量和频率响应首先需要确定m通道滤波器组的滤波器数量和每个滤波器的频率响应，根据实际需求和应用背景进行选择。
2. 选择滤波器设计方法根据需求选择合适的滤波器设计方法，比如FIR、IIR等，并进行滤波器设计参数的确定。
3. 编写matlab程序实现滤波器设计利用matlab软件编写程序，实现对滤波器组的设计和参数优化。
4. 仿真和优化对设计好的m通道滤波器组进行仿真验证，并根据仿真结果进行优化，以达到预期的滤波效果。
五、实验结果与分析1. 仿真验证利用matlab软件对设计好的m通道滤波器组进行仿真验证，分析其频率响应、幅频响应等性能指标。
2. 实验数据分析在实际应用中，采集实际信号数据，对设计好的m通道滤波器组进行实验验证，并对实验数据进行分析和评估。
基于MATLAB的IIR滤波器的设计和应用(信号去噪)
数字信号处理课程设计报告书课题名称基于MATLAB 的IIR 滤波器的设计及应用（信号去噪）姓 名 学 号院、系、部 电气工程系 专 业 电子信息工程 指导教师2013年 6 月28日※※※※※※※※※ ※※※※ ※※ ※※※※※※※※※2010级数字信号处理 课程设计基于MATLAB 的IIR 滤波器的设计及应用（信号去噪）一、实验目的1．学会MATLAB 的使用，掌握MATLAB 的程序设计方法。
2．掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法。
3. 在MATLAB 环境下产生噪声信号。
4．掌握MATLAB 设计IIR 数字滤波器的方法。
5．学会用MATLAB 对信号进行分析和处理。
二、实验原理数字滤波器的设计：巴特沃斯(Butterworth)滤波器的幅度平方函数用下式表示： ()Nc j H 2211⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ΩΩ+=Ω∂ (2.1)式中，N 为滤波器的阶数，幅度下降的速度与N 有关，N 越大，通带越平坦，过渡带越窄，总的频响特性与理想低通滤波器的误差越小。
切比雪夫(Chebyshev)滤波器的幅频特性在通带或者阻带有等波纹特性，可以提高选择性，其幅度平方函数用下式表示：()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ΩΩ+=Ω∂PN C j H 22211ε (2.2) 式中，ε为小于1的正数，表示通带幅度波动的程度，ε越大，波动幅度也越大，Ωp 称为通带截止频率。
椭圆(Ellipse)滤波器的通带和阻带呈现等波纹幅频特性时，通带和阻带波纹幅度越小，过渡带就越宽。
所以椭圆滤波器的阶数由通带边界频率、阻带边界频率、通带边界衰减、阻带边界衰减共同决定。
三、主要实验仪器及材料微型计算机、MATLAB6.5教学版四、实验内容1．噪声信号的频谱分析。
2．设计数字滤波器和画出频率响应：低通滤波器性能指标，fp=1000Hz ，fs=1800 Hz ， As=100dB ，Ap=1dB ； 在MATLAB 中，可以利用函数butte 、cheby1和ellip 设计IIR 滤波器；最后，利用MATLAB 中的函数freqz 画出各滤波器的频率响应。
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
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。
(完整版)基于Matlab的FIR滤波器的设计与仿真
西南科技大学通信原理设计报告课程名称：通信原理课程设计设计名称：数字FIR滤波器设计与仿真分析姓名：XXXXXX学号: XXXXXXXX班级： XXXXXXXXXXX指导教师：XXXXXX起止日期：2014/6/26—2014/7/5西南科技大学信息工程学院制方向设计任务书学生班级：XXXXXXX 学生姓名：XXXXXX 学号：XXXXXXXXX 设计名称：数字FIR滤波器设计与仿真分析起止日期：2014/6/22-2014/7/5 指导教师：XXXXXXXX方向设计学生日志数字FIR滤波器设计与仿真分析一、摘要传统的数字滤波器设计计算繁琐，尤其是设计高阶滤波器时工作量大，利用Matlab可以快速有效地实现数字滤波器的设计与仿真。
本文介绍了有限长单位冲激响应FIR数字滤波器的传统设计思想和步骤，同时也介绍了利用MATLAB对FIR数字滤波器进行设计的方法、设计的操作步骤以及对设计的滤波器的仿真。
二、设计目的和意义1.通过此次专业方向设计，了解有限长单位冲激响应FIR数字滤波器的传统设计方法；2.了解Matlab信号处理箱并掌握FDATool专用滤波器设计分析工具；3.学习如何使用Matlab，学会用Matlab解决实际问题。
三、设计原理数字滤波器，是具有一定传输选择特性的数字信号处理装置，其输入和输出均为数字信号，实质上是一个由有限精度算法实现的线性时不变离散系统。
可以把它理解为是一个计算程序或算法，它把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，并在转化过程中，使信号按照预定的形式变化。
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）。
1.有限长冲激响应滤波器FIR滤波器及其传统设计方法FIR滤波器的单位冲击响应是有限长的，h(n)在范围内有值，其系统函数为，它是的（N-1）阶多项式，H(z)在有限z平面（）有N-1个零点；在z平面原点z=0处有N-1阶极点。
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。
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的数字滤波器的设计及仿真
程序编写
clearclose allwls=0.2*pi;wlp=0.35*pi;whp=0.65*pi;B=wlp-wls;N=ceil(12/0.15);wc=[wlp/pi-6/N,whp/pi+6/N];hn=fir1(N-1,wc,blackman(N));n=0:79;subplot(2,1,1);stem(n,hn,".")[h,w]=freqz(hn,1,256);subplot(2,1,2);plot(w/pi,20*log10(abs(h)));grid;
滤波器的仿真
第16第页1/2共页3/3共页33页
三个信号叠加：
第17第页1/2共页3/3共页33页
滤波后的结果：
可见FDAtool设计的滤波器滤波的效果很好！
二、MATLAB环境下FIR数字滤波器的设计
窗函数法等波纹逼近法频率采样法
第18第页1/2共页3/3共页33页
窗函数法
用窗函数法设计FIR滤波器时，先根据wc和N求出相应的理想滤波器单位脉冲响应hd(n)；选择合适的窗函数w(n)来截取hd(n)的适当长度(即阶数)，以保证实现要求的阻带衰减；最后得到FIR滤波器单位脉冲响应:h(n)= hd(n)*w(n).
第23第页2/2共页3/3共页33页
第24第页2/2共页3/3共页33页
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。
第25第页2/2共页3/3共页33页
第31第页2/2共页3/3共页33页
- 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 关于MATLAB (1)3 数字滤波的基本概念 (2)4设计方案 (3)4.1数字滤波器设计的基本步骤 (3)4.1.1确定指标 (3)4.1.2模型逼近 (3)4.1.3实现性能分析和计算机仿真 (3)4.2基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计与仿真 (3)4.3基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计 (7)4.3.1 IIR数字滤波器的设计原理 (7)4.3.2 IIR数字滤波器的传统设计方法 (7)4.3.3 IIR数字滤波器的设计 (8)4.3.4 IIR数字滤波器的程序设计 (9)4.3.5 IIR数字滤波器的仿真 (10)5 FIR数字滤波器与IIR数字滤波器的比较 (11)6 结论 (12)参考文献 (12)摘要数字滤波器是一个离散系统。
该系统能对输入的离散信号进行处理，从而获得所需的有用信息。
现代数字滤波器的设计大体可以分为IIR和FIR两大类，可以用软件和硬件两种方法来实现，而选用MATAB信号处理工具箱为设计通用滤波器带来了极大的方便。
本文按设计指标要求设计了滤波器，其中IIR采用巴特沃什，FIR采用布莱克曼窗进行设计，得出了与之对应的幅度响应曲线和相位响应曲线，最后对IIR和FIR的实现形式和性能等方面进行比较。
关键词：MATLAB；IIR；FIRAbstractThe digital filter is a discrete system. The system can be able to handle discrete signals. So it can achieve required important information. There are two major kinds of design principle of digital filter, which are finite impulse response (FIR) and infinite impulse response (IIR). The modern digital filter can be received by two kinds of method of software and hardware. But using MATLAB signal disposing tool case to design the digital filter is more convenient and universally applied.The main body of the paper is demanded to design a digital filter according to the designing index. IIR adopts Butterworth and FIR adopts the Blackman window to design the digital filter. Finally, carry out comparison on IIR and the FIR realization and function aspect.Key words: MATLAB; IIR; FIR1引言理想滤波器就是一个让输入信号中的某些有用频谱分量无任何变化的通过，同时又能完全抑制另外那些不需要的成分的具有某种选择性的器件、网络或计算机硬件支持的计算程序。
根据对不同信号的处理可将滤波器分为模拟滤波器和数字滤波器两种。
模拟滤波器和数字滤波器的概念相同，只是信号的形式和实现滤波的方法不同。
数字滤波器是指输入输出都是数字信号的滤波器。
滤波器的滤波原理就是根据信号与噪声占据不同的频带，将噪声的频率放在滤波器的阻带中而由于阻带的响应为零，这样就滤去了噪声。
数字滤波器可以分为两大类：一类是经典滤波器，即一般的滤波器，特点是输入信号中有用的频率成分和希望滤去的频率成分各占不同的频率带，通过一个合适的选频滤波器达到滤波的目的，这种滤波器主要是无限冲激响应滤波器和有限冲激响应滤波器；另外一类滤波器是现代滤波器，当信号和干扰的频带相互重叠，经典滤波器不能完成对干扰的有效去除时，可以采用现代滤波器，这些滤波器可以按照随即信号部的一些统计分布规律，从干扰中最佳的提取信号。
这种滤波器主要有维纳滤波器、卡尔曼滤波器、自适应滤波器等[10]。
与模拟滤波器相同，数字滤波器从功能上可以分为四类，即低通（LP）、高通（HP）、带通（BP）、带阻（BS）滤波器等。
数字滤波器在数字信号处理的各种应用中发挥着十分重要的作用，任何数字系统都可看成一个数字滤波器，因此数字滤波器的应用相当广泛。
设计任务：设计一数字带通滤波器，分别用IIR和FIR两种类型来实现。
2 关于MATLABMATLAB是Matrix Laboratory（矩阵实验室）的缩写。
它是美国MathWorks公司推出的用于数值计算和图形处理的数学计算环境，现已发展成为一个具有高性能数值计算和可视化功能的科学计算环境，问题的提出和解答只需以数学方式表达和描述，不需要大量原始而传统的编程过程。
该软件包括：数值分析、矩阵计算、数字信号处理、建模和系统控制等应用程序。
MATLAB语言简洁、紧凑、使用方便，有丰富的运算符号和函数库，还具有结构化的控制语句和面向对象编程的特点。
随着其版本的不断提高，各种工具箱的扩充和完善，MATLAB的功能越来越强大，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。
MATLAB是一个交互式系统，特别适用于研究、解决工程和数学问题，典型应用包括：一般的数值计算、算法原型以及通过矩阵公式解决一些特殊问题，促进了统计、数字信号处理等科学的发展。
MATLAB功能强大、简单易学、编程效率高，深受广大科技工作者的欢迎。
特别是MATLAB还具有信号分析工具箱，不需具备很强的编程能力，就可以很方便地进行信号分析、处理和设计。
MATLAB的信号处理工具箱提供了丰富而简便的设计、实现IIR和FIR的方法，使原来烦琐的程序设计简化成函数的调用，特别是滤波器的表达方式和滤波器形式之间的相互转换显得十分简便，为滤波器的设计和实现开辟了一片广阔的天地。
数字滤波器采用传统的设计方法要进行大量复杂的运算，而利用MATLAB强大的计算功能进行计算机辅助设计，就可以快速要效的设计数字滤波器，大大的简化计算量，直观简便。
MATLAB的信号处理工具箱包含了各种经典的和现代的数字信号处理技术，是一个非常优秀的算法研究和辅助设计的工具。
在设计数字滤波器时，通常采用信号处理工具箱提供的设计模拟和数字滤波器的MATLAB函数采用编程的方法和仿真实现，亦可以利用信号处理工具箱提供的滤波器设计和分析工具（Filter Design & Analysis Tool）实现。
MATLAB的一种重要的工作方式就是M文件的编程工作方式。
M文件有两种形式，一种是脚本文件，另一种是函数文件。
M文件的扩展名为“.m”。
M文件可以通过任何纯文本编辑器进行编辑，MATLAB也自带有文本编辑器，使用“edit”命令即可开启。
3 数字滤波的基本概念滤波器的种类很多，从功能上可以分为低通、高通、带通和带阻滤波器，每一种又有模拟滤波器和数字滤波器两种形式。
如果滤波器的输入和输出都是离散时间信号，则该滤波器的冲击响应也必然是离散的，这种滤波器称之为数字滤波器。
该滤波器通过对时域中离散的采样数据作差分运算实现滤波。
一个线性时不变数字滤波器可以用常系数线性差分方程表示为式中x(n),y(n)分辨是输入和输出信号序列；ai，bk分别是滤波系数。
当上式bk中系数全部为零时，就有这种形式的滤波器为有限冲激响应滤波器，简称FIR 型。
此事系统的输出仅与输入有关。
它的实现一般采用非递归算法。
4设计方案4.1 数字滤波器设计的基本步骤4.1.1确定指标在设计一个滤波器之前，必须首先根据工程实际的需要来确定滤波器的技术指标。
在很多实际应用中， 数字滤波器常被用来实现选频操作。
因此指标的形式一般在频域中给出幅度和相位响应。
4.1.2模型逼近一旦确定了技术指标，就可以利用已学习过的基本原理和关系式，提出一个滤波器模型来逼近给定的技术指标。
这是滤波器设计所要研究的主要问题。
4.1.3实现性能分析和计算机仿真以上两步的结果得到的滤波器，通常是以差分方程、系统函数或脉冲响应描述的。
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。
4.2 基于MATLAB 的FIR 数字滤波器的设计与仿真利用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，极减轻了工作量，有利于滤波器设计的优化。
FIR 滤波器的设计方法有窗函数法、最优化设计法及约束最小二乘逼近法。
MATLAB 信号处理工具箱中提供了滤波器设计方法的工具函数，编程中可以根据设计要求直接调用相应函数，方便快捷。
本设计数字滤波器的性能指标为：πωρ2.0=，B R B A d 25.0d 50s .03p s ===，，πω，要求用窗函数设计一个高通滤波器。
本例采用凯泽窗函数设计该高通滤波器，原程序节选如下： As=50;ws=0.2*Pi;wp=0.3*Pi;tr_width=wp-ws;M=ceil((As-7.95)*2*pi/(14.36*tr_width)+l)+l; disp([‘滤波器的长度为’,num2str(M)]);beta=0.1102*(AS-8.7);n=【0:l:M-l]:disp([‘线性相位斜率为’,num2str(beta)]);w_k ai=(kaiser(M,beta))’;wc=(ws+wp)/2:hd=ideal_lp(pi,M)-ideal_lp(wc,M);h==hd.*w_kai;[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(h,[1]);delta_w=2*pi/l000;Rp=-(min(db(wp/delta_w+l:l:501)));disp([‘实际通带波动为’,num2str(Rp)]);As=-round(max(db(l:l:ws/delta_w+l)));disp([‘最小阻带衰减为’,num2str(As)]); subplot(l,l,l);subplot(2,2,l);stem(n,hd);titl e(‘理想脉冲响应’);axis([0,M-l -0,4 0.8]);yl abel(‘hd(n)’);subplot(2,2,2):stem(n,w_kai):title(‘凯泽窗’):axis([0,M-1 0 1.1]);ylabel(‘w(n)’);subplot(2,2,3);stem(n,h);title(‘实际脉冲响应’);axis(【0,M-l -0.4 0.8]);xlabel(’n’);ylabel(’h(n)’);subplot(2,2,4);plot(w/pi,db);title(‘幅度响应/dB’);axis([0 1 -100 10]);grid;xlabel(‘以π为单位的频率’):ylabel(‘分贝数/dB’);程序运行后得到的结果如图1所示。