基于MATLAB的高通滤波器课程设计
用matlab设计高通滤波器,雪比切夫、fir两种方法 课程设计HPF
课 程 设 计20011 年 7月 1日 设计题目 学 号专业班级 指导教师 学生姓名 张腾达 吴晔 陈丽娟 杨蕾通信电子电路课程设计 ——数字滤波器的设计 张静 20080302 光信息08-3班实验组员 张静 胡磊 艾永春 赵亚龙王宏道 胡进娟 马丽婷设计要求：某系统接收端接收到的信号为y=cos(2π*60t)+1.2cos(2π*140t)+2sin(2π*220t)+1.5sin(2π*300t)(A) 发现此信号夹杂了一个正弦噪声noise=1.5sin(2π*300t)，请设计一个低通滤波器将此噪声滤除，从而恢复原信号。
(B) 发现此信号夹杂了一个正弦噪声noise= cos(2π*60t)+1.5sin(2π*300t) ，请设计一个带通滤波器将此噪声滤除，从而恢复原信号。
(C) 发现此信号夹杂了一个正弦噪声noise=1.2cos(2π*140t)+2sin(2π*220t)，请设计一个带阻滤波器将此噪声滤除，从而恢复原信号。
(D) 发现此信号夹杂了一个正弦噪声noise= cos(2π*60t)，请设计一个高通滤波器将此噪声滤除，从而恢复原信号。
要求：（1）请写出具体的MATLAB程序，并详细解释每条程序（2）画出滤波前后信号的频谱图（3）画出所设计滤波器的幅频和相频特性图，并写出具体参数参数计算：根据题目要求，开始选取Wp=2*60π，Ws=2*140π。
后来经老师指点，为了将阻带里的信号更好的滤除，通带里的信号更好的保持，达到较好的滤波效果，通带截止频率选取：Wp=2*70π>2*60π，阻带截止频率选取：Ws=2*120π<2*140π，输入信号为：y=cos(2π*60t)+1.2cos(2π*140t)+2sin(2π*220t)+1.5sin(2π*300t) 可知信号最高频率为2*300*π/(2π)=300Hz。
由奈奎斯特抽样定理得，fs>=2*300=600(Hz)，这里为了得到更好的抽样效果，同时简化计算，选取fs=1000Hz。
根据matlab的FIR低通,高通,带通,带阻滤波器设计
北京师范大学课程设计报告课程名称：DSP设计名称：FIR 低通、高通带通和带阻数字滤波器的设计姓名：学号:班级：指导教师：起止日期：课程设计任务书学生班级：学生姓名：学号：设计名称：FIR 低通、高通带通和带阻数字滤波器的设计起止日期：指导教师：FIR 低通、高通带通和带阻数字滤波器的设计 一、 设计目的和意义1、熟练掌握使用窗函数的设计滤波器的方法，学会设计低通、带通、带阻滤波器。
2、通过对滤波器的设计，了解几种窗函数的性能，学会针对不同的指标选择不同的窗函数。
二、 设计原理一般，设计线性相位FIR 数字滤波器采用窗函数法或频率抽样法，本设计采用窗函数法，分别采用海明窗和凯泽窗设计带通、带阻和低通。
如果所希望的滤波器的理想频率响应函数为)(jw d e H ，如理想的低通，由信号系统的知识知道，在时域系统的冲击响应h d (n)将是无限长的，如图2、图3所示。
H d (w)-w c w c图2图3若时域响应是无限长的，则不可能实现，因此需要对其截断，即设计一个FIR 滤波器频率响应∑-=-=10)()(N n jwn jwe n h e H 来逼近)(jw d e H ，即用一个窗函数w(n)来截断h d (n)，如式3所示：)()()(n w n h n h d =（式1）。
最简单的截断方法是矩形窗，实际操作中，直接取h d (n)的主要数据即可。
)(n h 作为实际设计的FIR 数字滤波器的单位脉冲响应序列，其频率响应函数为：∑-=-=10)()(N n jwn jwe n h e H（式2）令jw e z =，则∑-=-=10)()(N n n z n h z H（式3），式中，N 为所选窗函数)(n w 的长度。
如果要求线性相位特性，)(n h 还必须满足：)1()(n N h n h --±= （式6），根据式6中的正、负和长度N 的奇偶性又将线性相位FIR 滤波器分成四类。
基于MATLAB的滤波器课程设计
课程设计课程名称数字信号处理题目名称应用Matlab对语音信号进行频谱分析及滤波学生学院信息工程学院专业班级学号学生姓名指导教师2011 年 1 月 4 日一、设计题目应用Matlab对语音信号进行频谱分析及滤波二、设计目的1、进一步巩固数字信号处理的基本概念、理论、分析方法和实现方法；2、增强应用Matlab语言编写数字信号处理的应用程序及分析、解决实际问题的能力；3、掌握用MATLAB对采样信号进行频谱分析基本原理；4、学会用MATLAB设计FIR和IIR滤波器的基本方法；5、学会用MATLAB的GUI功能设计用户界面。
三、设计内容1、语音信号的采集；2、语音信号的频谱分析；3、设计数字滤波器和画出其频率响应；4、用滤波器对信号进行滤波；5、比较滤波前后语音信号的波形及频谱；6、设计系统界面；7、回放语音信号。
四、设计结果分析1、主界面截图其中上面两个大图是输入信号的频谱分析；下面的则是输出信号的频谱分析；右边两个小图是滤波器函数的图像。
右边界面可以选择滤波器的参数。
本程序具有录音、载入音频、设计各种滤波器、滤波、回放滤波后的声音等功能。
2、用窗函数法和双线性变换法设计下面要求的3种滤波器。
(1)低通滤波器性能指标fb＝1 000 Hz，fc＝1 200 Hz，As＝100 dB，Ap＝1 dB。
(2)高通滤波器性能指标fc＝4 800 Hz，fb＝5 000 Hz As＝100 dB，Ap＝1 dB。
(3)带通滤波器性能指标fb1＝1 200 Hz，fb2＝3 000 Hz，fc1＝1 000 Hz，fc2＝3 200 Hz，As＝100 dB，Ap＝1 dB。
本次设计利用函数fir1设计FIR滤波器，利用函数ellip设计IIR滤波器。
①IIR低通②FIR低通分析：对于不同滤波器而言，每个频率的信号的减弱程度不同。
当低通滤波器使用在音频应用时，它有时被称为高频剪切滤波器, 或高音消除滤波器。
基于MATLAB的数字滤波器设计
唐山学院数字信号处理课程设计题目基于MATLAB的数字滤波器设计系 (部) 信息工程系班级 10通信本2姓名学号指导教师2013 年 1 月 7 日至 1 月 11 日共 1 周数字信号处理课程设计任务书课程设计成绩评定表目录1 绪论 (1)2数字滤波器的设计 (2)2.1数字滤波器的基本概念 (2)2.2利用双线性变换法设计IIR数字滤波器 (2)3课程设计的具体实现 (3)3.1对语音信号进行滤波的滤波器设计 (3)3.1.1 IIR数字滤波器的流程图 (3)3.1.2IIR低通滤波器设计 (3)3.1.3 IIR高通滤波器设计 (5)3.1.4IIR带通滤波器设计 (7)3.2对合成信号进行滤波的滤波器设计 (8)3.2.1设计目的和要求 (8)3.2.2合成信号的程序设计 (8)3.2.3合成信号的频谱程序设计 (9)3.2.4低通滤波器设计 (10)3.2.5 IIR带通滤波器设计 (11)3.2.6IIR高通滤波器滤波 (13)4软件简介 (15)4.1系统界面设计工具—GUI概述 (15)4.2界面设计及使用说明 (15)5结论 (17)6 致谢 (18)参考文献 (19)附录 (20)1 绪论与模拟滤波器相对应，在离散系统中广泛应用数字滤波器。
它的作用是利用离散时间系统的特性对输入信号波形或频率进行加工处理。
或者说，把输入信号变成一定的输出信号，从而达到改变信号频谱的目的。
数字滤波器一般可以用两种方法来实现：一种方法是用数字硬件装配成一台专门的设备，这种设备称为数字信号处理机；另一种方法就是直接利用通用计算机，将所需要的运算编成程序让通用计算机来完成，即利用计算机软件来实现。
模拟滤波器在测试系统或专用仪器仪表中是一种常用的变换装置。
例如：带通滤波器用作频谱分析仪中的选频装置；低通滤波器用作数字信号分析系统中的抗频混滤波；高通滤波器被用于声发射检测仪中剔除低频干扰噪声；带阻滤波器用作电涡流测振仪中的陷波器，等等。
带通滤波器设计的matlab实验文档
实验21、fc=0.3kHz,Q=0.8dB,fr=0.2kHz,At=20dB,T=1ms;设计一切比雪夫高通滤波器，观察其通带损耗和阻带衰减是否满足要求。
程序如下：fc=300;fr=200;fs=1000; Q=0.8;at=20;wp=2*fs*tan(2*pi*fc/(2*fs));ws=2*fs*tan(2*pi*fr/(2*fs));[N,wn]=cheb1ord(wp,ws,Q,at,'s');[b,a]=cheby1(N,Q,wn,'high','s');[bz,az]=bilinear(b,a,fs);[h,w]=freqz(bz,az);figure(1)f=2*w/pi*fs; plot(f,abs(h))grid; xlabel('频率/Hz'); ylabel('幅度/db');切比雪夫滤波器1型，在通带内有起伏波纹，在阻带内单调衰减。
上图满足条件。
2、fc=0.2kHz,Q=1dB,fr=0.3kHz,At=25dB,T=1ms;分别用脉冲相应不变法及双线性变换法设计一巴特沃思数字低通滤波器，观察所设计数字滤波器的幅频特性曲线，记录带宽和衰减量，检查是否满足要求。
比较这两种方法的优缺点。
程序如下：Q=1;at=25;fc=200;fr=300;fs=1000;%脉冲响应不变法wp1=2*pi*fc;ws1=2*pi*fr;[N1,wn1]=buttord(wp1,ws1,Q,at,'s'); [b1,a1]=butter(N1,wn1,'s');[bz1,az1]=impinvar(b1,a1,fs);[h1,w1]=freqz(bz1,az1);%双线性变换法wp2=2*fs*tan(0.2*pi);ws2=2*fs*tan(0.3*pi);[N2,wn2]=buttord(wp2,ws2,Q,at,'s'); [b2,a2]=butter(N2,wn2,'s');[bz2,az2]=bilinear(b2,a2,fs);[h2,w2]=freqz(bz2,az2);figure(1)f1=2*w1/pi*fs;f2=2*w2/pi*fs;subplot(2,1,1);plot(f1,abs(h1),'r')grid;xlabel('频率/Hz');ylabel('幅度/db');title('脉冲响应不变法');%plot(f,abs(h1),'r',f,abs(h2),'y'); subplot(2,1,2);plot(f2,abs(h2),'y')grid;xlabel('频率/Hz');ylabel('幅度/db');title('双线性变换法');脉冲响应不变法是使数字滤波器的单位脉冲序列逼近模拟滤波器的冲激响应，但是有频谱周期延拓效应，存在频谱的交叠，即混淆，因此只能用于带限的频响特性双线性变换法克服了脉冲响应不变法的缺点，使得s平面与z平面是一一对应关系，消除了多值变换性。
基于matlab的FIR低通,高通,带通,带阻滤波器设计
北京师范大学课程设计报告课程名称： DSP设计名称：FIR 低通、高通带通和带阻数字滤波器的设计姓名：学号:班级：指导教师：起止日期：课程设计任务书学生班级： 学生姓名： 学号：设计名称： FIR 低通、高通带通和带阻数字滤波器的设计 起止日期： 指导教师：设计目标：1、采用Kaiser 窗设计一个低通FIR 滤波器 要求：采样频率为8kHz ；通带：0Hz~1kHz ，带内波动小于5%； 阻带：1.5kHz ，带内最小衰减：Rs=40dB 。
2、采用hamming 窗设计一个高通FIR 滤波器 要求：通带截至频率wp=rad π6.0, 阻带截止频率ws=rad π4.0，通带最大衰减dB p 25.0=α,阻带最小衰减dB s 50=α3、采用hamming 设计一个带通滤波器低端阻带截止频率 wls = 0.2*pi ；低端通带截止频率 wlp = 0.35*pi ； 高端通带截止频率 whp = 0.65*pi ； 高端阻带截止频率 whs = 0.8*pi ；4、采用Hamming 窗设计一个带阻FIR 滤波器 要求：通带：0.35pi~0.65pi ，带内最小衰减Rs=50dB ； 阻带：0~0.2pi 和0.8pi~pi ，带内最大衰减：Rp=1dB 。
FIR 低通、高通带通和带阻数字滤波器的设计 一、 设计目的和意义1、熟练掌握使用窗函数的设计滤波器的方法，学会设计低通、带通、带阻滤波器。
2、通过对滤波器的设计，了解几种窗函数的性能，学会针对不同的指标选择不同的窗函数。
二、 设计原理一般，设计线性相位FIR 数字滤波器采用窗函数法或频率抽样法，本设计采用窗函数法，分别采用海明窗和凯泽窗设计带通、带阻和低通。
如果所希望的滤波器的理想频率响应函数为)(jw d e H ，如理想的低通，由信号系统的知识知道，在时域系统的冲击响应h d (n)将是无限长的，如图2、图3所示。
H d (w)-w c w c图2图3若时域响应是无限长的，则不可能实现，因此需要对其截断，即设计一个FIR 滤波器频率响应∑-=-=10)()(N n jwn jwe n h e H 来逼近)(jw d e H ，即用一个窗函数w(n)来截断h d (n)，如式3所示：)()()(n w n h n h d =（式1）。
FIR高通滤波器
一、基于Matlab 滤波器设计 使用Kaiser 窗法设计FIR 高通滤波器一.通信系统原理介绍FIR 数字滤波器的设计有多种方法：有窗函数法，频率采样法，切比雪夫逼近法等．窗函数不仅有截断作用，而且能够起到平滑的作用。
加窗虽然使原信号时域波形发生较大变化，但却更有效地保留了原信号的频率信息，在很多领域得到了应用。
对不同类型的信号，在截断处理中所用的窗函数也不相同。
泄漏”效应与窗函数的形状密切相关。
因而．考察窗函数主要指标是窗函数频谱的主瓣宽度、主瓣高度与第一旁瓣高度的差值、旁瓣衰减的速率三个方面,识别、频谱分析等方面得到广泛应用。
与模拟滤波器相比，数字滤波器具有很多突出的优点，例如它可以满足滤波器对幅度和相位特性的严格要求，可以避免模拟滤波器所无法克服的电压漂移和噪声问题[1]。
本文就是引入MATLAB 设计FIR 数字滤波器，利用凯瑟窗函数设计高通滤波器。
高通滤波器就是从频率s f ～∞，其幅频特性平直。
它使信号中高于s f 的频率成分几乎不受衰减的通过，而低于s f 的频率成分将受到极大地衰减。
凯瑟窗方法是一种应用广泛的可调窗，它可以通过改变窗函数的形状来控制窗函数旁瓣的大小，而在设计中可根据滤波器的衰减指标来确定窗函数的形状。
二.仿真设计过程1、窗函数设计流程仿真设计步骤如图1.1窗函数设计线性相位FIR 滤波器步骤如下：确定数字滤波器的性能要求，临界频率}{k w ，滤波器单位脉冲响应长度N 根据性能要求，合理选择单位脉冲响应h(n)的奇偶对称性，从而确定理想频率响应)(jwd e H 的幅频特性和相频特性 求理想单位脉冲响应)(n h d ，在实际计算中，可对)(jwd e H 采样，并对其求IDFT 的)(n h M ，用)(n h M 代替)(n h d选择适当的窗函数w （n ），根据)()()(n W n h n h N d ⋅=求所需设计的FIR 滤波器单位脉冲响应求)(jw d e H ，分析其幅频特性，若不满足要求，可适当改变窗函数形式或长度N ，重复上述设计过程，以得到满意的结果[4]图1.1 窗函数仿真设计流程图2.应用凯瑟窗设计高通滤波器 2.1凯瑟窗需计算的参数元素dev 必须包含特定化顶峰波动的值或通带、止带允许的偏移量。
《Matlab课程设计》-数字切比雪夫高通IIR滤波器
目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1 MATLAB简介 (3)1.1 MATLAB的概况 (3)1.2 MATLAB产生的历史背景 (3)1.3 MATLAB的语言特点 (4)1.4 MATLAB界面介绍 (5)1.4.1工作环境窗口 (5)1.4.2当前路径窗口 (6)2. 数字滤波器 (7)2.1数字滤波器的概念 (7)2.2数字滤波器的分类 (7)2.3数字滤波器的设计要求 (9)3. IIR数字滤波器的设计 (9)3.1设计原理 (9)3.2设计步骤 (10)4.切比雪夫IIR数字滤波器 (11)5.双线性变换法设计IIR数字滤波器 (12)5.1设计原理 (12)5.2双线性变换的优缺点 (14)6. 数字切比雪夫高通IIR滤波器设计 (17)6.1设计流程图 (17)6.2程序设计及运行结果 (18)6.2.1设计过程 (18)6.2.2运行结果 (20)7小结 (22)8参考文献 (23)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。
接着又逐步介绍了IIR数字滤波器，切比雪夫IIR 数字滤波器，以及用双线性变换法设计IIR数字滤波器。
matlab的fir高通数字滤波器的设计及分析
摘要无限长脉冲数字滤波器的设计方法只考虑了幅度特性，没有考虑相位特性，所设的滤波器一般是某种确定的非线性相位特性。
有限脉冲响应（FIR）滤波器在保证了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。
本课题利用MATLAB软件实现。
MATLAB是“矩阵实验室”（MATrix LABoratoy）的缩写，是一种科学计算软件，它使用方便，输入简捷，运算高效，内容丰富，因此利用MATLAB软件，通过一系列较为系统的函数法，根据已知的技术指标，就可以设计出满足要求的滤波器。
关键字:MATLAB；窗函数；FIR带阻数字滤波器；线性相位目录1.FIR滤波器简介 (3)1.1 FIR的特点 (3)2.2线性相位 (3)2．主要设计内容 (5)3.窗函数 (6)3.1常用窗函数 (6)3.2窗函数的指标 (9)4应用窗函数法设计 FIR 数字滤波器的步骤 (10)4.1数字高通滤波器的设计： (10)总结 (11)参考文献 (12)附录 (13)1.FIR 滤波器简介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。
1.1 FIR 的特点FIR 滤波器的主要优点为：系统总是稳定的，FIR 滤波器的系统函数可以表示为 (2-1) 易知，H (z ) 在 Z 平面上有 N -1个零点，z =0 是 N -1 阶极点，因此FIR 系统总是稳定的（极点都在单位圆内）。
FIR 滤波器的优点之二：容易实现线性相位。
当 FIR 系统的单位冲激响应满足 时，该系统具有线性相位。
（N 为奇数） （2-2）（N 为偶数） （2-3） FIR 滤波器的优点之三：允许设置多通带（或多阻带）滤波器。
FIR 滤波器的优点之四：FIR 滤波器可以采用 FFT 方法实现其功能，从而大大提高效率。
MATLAB滤波器设计课程设计报告
专业综合课程设计报告课设题目：数字频谱分析仪学院：信息与电气工程学院专业：电子信息工程班级：姓名：学号：指导教师：哈尔滨工业大学（威海）一、设计任务1.1Matlab实现FFT和滤波器两种方式频谱分析方法；用Matlab GUI设计频谱分析仪界面，界面上包括类似与实际频谱分析仪的参数设置和显示功能，例如：频谱分析范围、频谱物理分辨率、频谱视觉分辨力等参数的设置，信号频谱的显示等；界面上还应包括对这两种频谱分析方法的切换键；1.2要求设计的频谱分析仪具有对窄带信号分析的能力；1.3仿真产生一个信号，其中包含如下频率的正弦信号：1MHz，1.5MHz,2.1MHz,2.2MHz；各频率成分的正弦信号幅度分别为：1V，3V，2V，4V。
对其进行分析；要求的物理频谱分辨力为0.1MHz1.4个窄带信号，载频10GHz，信号带宽为10MHz的线性调频信号，使用频谱分析仪分析其频谱；二、方案设计MATLAB是Mathworks公司推出的数学软件，它将数值分析、矩阵计算、信号处理和图形显示结合在一起，为众多学科领域提供了一种简洁、高效的编程工具。
它提供的GUIDE工具为可视化编程工具，使得软件的界面设计像VB一样方便。
故本文采用MATLAB作为编程语言实现声音信号频谱分析仪，以下所讲的都是在MATLAB 2013b环境中。
为了实现预期的功能，设计界面如图所示：图1 图形用户界面界面分为三部分组成，左面为输出区，显示信号时域、频域波形，右边分为信号输入区和操作区。
信号输入分为三种输入方式，第一种为信号发生器输入，如图，信号发生器可以产生正弦、锯齿以及窄带信号波形及其叠加信号。
默认采样频率为2MHz,采样时间为6us。
单击start按键可以显示由信号发生器设置的波形时域或频谱图。
第二种为wav文件输入，可以对wav文件信号进行分析。
单击showWav按键，可以显示wav信号的时域以及频域处理后的波形。
第三种为声卡采集，通过计算机声卡采集声音信息进行频谱分析。
基于MATLAB的滤波器设计
基于MATLAB的滤波器设计基于MATLAB 的滤波器设计摘要：利⽤MA TLAB 设计滤波器,可以按照设计要求⾮常⽅便地调整设计参数,极⼤地减轻了设计的⼯作量,有利于滤波器设计的最优化。
Matlab 因其强⼤的数据处理功能被⼴泛应⽤于⼯程计算,其丰富的⼯具箱为⼯程计算提供了便利,利⽤Matlab 信号处理⼯具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器,设计简单⽅便。
本⽂介绍了在MATLAB R2011a 环境下滤波器设计的⽅法和步骤。
关键词：滤波器，matlab ，FIR ，IIRAbstract ：By using MATLAB , we can design filters and modify the filters’parameters conveniently according to our demands. This relieves greatly design work loads and makes for optimization of filter designing. Matlab can be widely used in engineering calculations because of its powerful functions of data processing. Its rich toolbox makes the calculations easy. With Matlab signal processing toolbox, various digital filters can be designed effectively in simple way. This article introduce the methods and processes in the circumstance of MATLAB R2011a. Keywords ：filter ，matlab ，fdatool1.滤波器的原理凡是可以使信号中特定的频率成分通过，⽽极⼤地衰减或抑制其他频率成分的装置或系统都称之为滤波器，相当于频率“筛⼦”。
基于MATLAB的滤波器设计本科毕业设计论文
目录1 任务和要求 (1)2 MATLAB软件的简述.......................... 错误！未定义书签。
3 基于MATLAB的模拟滤波器设计 (2)3.1 利用MATLAB确定低通滤波器的阶数和幅频特性曲线 (2)3.2 利用MATLAB设计带通滤波器 (2)4 基于MATLAB的数字滤波器设计 (2)4.1 FIR数字滤波器设计原理 ................. 错误！未定义书签。
4.2 窗函数法设计及MATLAB实现.............. 错误！未定义书签。
4.3 程序设计法 (4)4.4 IIR数字滤波器的设计 (8)5 设计总结................................... 错误！未定义书签。
参考文献. (9)1 任务和要求(1)任务：运用MATLAB软件针对性地进行实例分析，设计巴特沃斯模拟滤波器和切比雪夫模拟滤波器，对于数字滤波器通过FIR滤波器和IIR 滤波器实例，使其绘制出相应的图形。
(2)基本要求了解并掌握MATLAB软件。
利用MATLAB确定低通滤波器的阶数和幅频特性曲线。
利用MATLAB设计带通滤波器。
在数字滤波器的设计中，通过FIR滤波器和IIR滤波器的实例，绘制出相应的图形。
2 MATLAB软件的简述MATLAB软件具有很强的开放性和适应性，是国际公认的优秀科技应用软件，是计算机辅助分析与设计、算法研究和应用开发的基础工具和首选平台，是目前科学研究领域最流行的应用软件，其特点概括为：(1)高效的数字计算方法及符号计算功能，使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来。
(2) 完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化。
(3) 友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，使学习者易于学习和掌握。
(4) 功能丰富的应用工具箱，为用户提供了大量方便而实用的处理工具。
(5)SIMULINK动态建模与仿真系统，丰富而功能强大的器件库，提供了MATLAB软件是由美国MATHWORKS公司推出的用于数值计算和图形处理的科学计算系统环境。
基于matlab的fir滤波器的设计课程设计
课程设计报告题目基于MATLAB的FIR滤波器的设计学院信息工程学院专业电子信息工程摘要数字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。
根据 FIR 滤波器的原理, 提出了 FIR 滤波器的窗函数设计法, 并对常用的几种窗函数进行了比较。
给出了在 MATLAB 环境下, 用窗函数法设计 FIR 滤波器的过程和设计实例。
仿真结果表明,设计的 FIR 滤波器的各项性能指标均达到了指定要求, 设计过程简便易行。
该方法为快速、高效地设计 FIR 滤波器提供了一个可靠而有效的途径。
FIR数字滤波器以其良好的线性特性被广泛使用于现代电子通信系统中，是数字信号处理的重要内容之一。
在实际信号处理中，往往要求系统兼具实时性和灵活性，而已有的一些软件或硬件实现方案(如DSP)则难以同时达到这两方面的要求。
使用具有并行处理特性的FPGA来实现FIR滤波器，既有很强的实时性，又兼顾了灵活性，为数字信号处理提供了一种很好的解决方案。
FIR滤波器系数计算较为繁琐，在设计时借助Matlab工具箱，选择合适的窗函数，可以方便地计算滤波器系数，并分析其幅频、相频特性。
设计目的(1)掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法。
(2)熟悉线性相位FIR数字滤波器的特性。
(3)了解各种窗函数对滤波特性的影响。
FIR 滤波器的简介和原理FIR数字滤波器的特点(和IIR数字滤波器比较)：优点：（1）很容易获得严格的线性相位，的信号产生相位失真，这一特点在宽频带信号处理、阵列信号处理、数据传输等系统中非常重要；（2 ）可得到多带幅频特性；（3 ）极点全部在原点（永远稳定），无稳定性问题；（4 ）任何一个非因果的有限长序列，总可以通过一定的延时，转变为因果序列，所以因果性总是满足；（5）无反馈运算，运算误差小。
缺点：（1）因为无极点，要获得好的过渡带特性，需以较高的阶数为代价；（2）无法利用模拟滤波器的设计结果，一般无分析设计公式，要借助计算机辅助设计程序完成。
课程设计-matlab滤波器
信号处理与系统设计报告一、设计题目及要求给定一个混有单频噪声的wav 波形文件，设计一个滤波器，要求能很好的滤除掉单频噪声，并且对原声音信号的影响最小。
这里仅仅要求FIR 滤波器用窗函数法，IIR 滤波器用butterworth 实现。
二、设计原理（1）、IIR 数字滤波器的实现方法1、 把数字滤波器的相应指标换算成模拟滤波器的指标；这里要考虑两种情况，如如果用脉冲响应不变法不需要进行预畸变，但是如果用双线性变换法就必须预畸变。
原因很简单，脉冲响应不变法是从S 域到Z 域的一一映射，是线性的；双线性变换法是先对S 域进行压缩，然后在映射至Z 域，因此是非线性的。
脉冲响应不变法不能用来设计高通，带阻等非限带滤波器； 2、 根据模拟滤波器的指标，设计相应的模拟滤波器； 3、 将模拟滤波器的系数转化为数字滤波器的系数；4、 如果不是低通，要先化成模拟低通滤波器的形式，最后转化成我们所需要的类型的滤波器。
5、 IIR 可以用butterworth 和chebyshev 两种方法实现，butterworth 滤波器在整个范围内是平滑的，chebyshev1和chebyshev2一个通带有波纹，一个阻带有波纹。
（2）、FIR 滤波器的实现方法1、给定理想的频率响应H )(jw d e 及指标A ;w s ∆和2、求出理想的单位抽样相应h )(n d3、根据阻带衰减及过渡带宽决定用什么类型的窗函数及滤波的阶数N ，阶数N 要经过几次试探才能确定。
4、求所设计的FIR 滤波器的单位抽样相应h(n)=h d (n)*w(n)5、计算频率响应H(ejw),确定是否满足设计指标，若不满足，需要重新设计。
（3）ＤＦＴ的分析方法１、主要用到离散信号时域与频域相互转化的傅立叶变换，主要要解决的就是频谱泄露，栅栏效应，以及怎样提高分辨率等问题。
要重点区别掌握的知识：信号的实际采样点数Ｎ，信号的补零之后的总的计算用的点数Ｎ１，单纯的补零，即实际采样点数Ｎ不变，只增加补零的个数，可以减小栅栏效应，并不能提高信号的分辨率；增加信号的实际采样点Ｎ，可以提高信号频域的分辨率。
MATLAB高通滤波器
实验十：综合仿真实验班级: A1211 成绩: 学号: *********** 教师: 姓名: 刘延祯日期:一．实验目的此部分就本次课程设计所用相关知识进行简要介绍。
主要包括滤波器的相关知识及仿真软件MATLAB 的相关知识。
1.1滤波器知识简介（1）滤波器功能及分类滤波器主要功能是对信号进行处理，保留信号中的有用成分，去除信号中的无用成分。
其按处理的信号可分为数字滤波器（Digital Filter,DF ）和模拟滤波器（AnalogFilter,AF ），按频域特性分为低通、高通、带通、带阻滤波器，按时域特性可分为有限长冲激响应（FIR ）滤波器和无限长冲激响应（IIR ）滤波器。
（2）模拟滤波器设计理论模拟滤波器的理论和设计方法已发展得相当成熟，且有若干典型的模拟低通滤波器的设计原型可供选择，如巴特沃斯（Butterworth ）滤波器、切比雪夫（Chebyshev ）滤波器、椭圆（Ellips ）滤波器、贝塞尔（Bessel ）滤波器等。
这些滤波器各有特点，巴特沃斯滤波器具有通带内最平坦且单调下降的幅频特性；切比雪夫滤波器的幅频特性在通带或阻带内有波动，可以提高选择性；贝塞尔滤波器通带内有较好的线性相位特性；而椭圆滤波器的选择性相对前三种是最好的。
模拟低通滤波器的设计是最基本的，而高通、带通、带阻滤波器则可利用频率转换的方法由低通滤波器映射而得到。
模拟滤波器的设计是根据一组设计规范来设计模拟系统函数()a H s ，使其逼近某个理想滤波器的特性。
其中可以由幅度平方函数确定系统函数。
下面介绍两种常用的低通滤波器特性。
一般以低通滤波器为基础来讨论逼近函数，而高通、带通、带阻滤波器则可用变换方法有低通滤波器映射而得到。
一种是巴特沃斯低通逼近，另一种是切比雪夫低通逼近。
本设计中选用第一种方法巴特沃斯低通逼近。
由模拟低通滤波器系统函数确定模拟高通滤波器系统函数的方法如下： ①确定低通系统函数()LP H s ，其参考角频率c Ω（一般为截止频率）由高通参考角频率（一般为截止频率）c Ω选定，一般都选c Ω=1的归一化原型低通滤波器；②在所得到的()LP H s 中代入变换关系式（c cs jpΩΩ=-）中，得到高通系统函数()()|c c HP LP s pH p H s ΩΩ==故模拟高通滤波器的实现可由模拟低通滤波器的归一化原型再经频率变换得到。
推荐-利用MATLAB结合频率取样法设计数字高通FIR滤波器课程设计任务书 精品
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 利用MATLAB结合频率取样法设计数字高通FIR滤波器要求完成的主要任务:1.利用频率取样法设计一个数字高通FIR滤波器2.画出高通滤波器的幅频响应课程设计进度安排指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
本文介绍了如何利用MATLAB仿真软件系统及数字信号处理所学知识利用频率采样法设计一个数字高通滤波器。
以此来巩固课堂理论学习，并能用所学理论知识正确分析信号处理的基本问题和解释信号处理的基本现象。
关键字：MATLAB；数字信号处理；数字滤波器；频率采样法AbstractMATLAB is released by the United States mathworks mainly for scientific puting, visualization and interactive program designed high-tech puting environment. It numerical analysis, matrix putation, scientific data visualization as well as non-linear dynamic systems modeling and simulation, and many other powerful integrated in an easy-to-use Windows environment, scientific research, engineering design and the need for effective numerical the edit mode many scientific fields provides a prehensive solution, and in large part to get rid of the traditional non-interactive programming language (such as C, Fortran), on behalf of the advanced level of today's international scientific puting software.This article describes how to use MATLAB simulation software systems and digital signal processing learned knowledge using frequency sampling method to design a digital high-pass filter. In order to consolidate the theoretical classroom learning, and basic questions and explain basic signal processing phenomenon can be learned theoretical knowledge to correctly analyze the signal processing.Keyword: MATLAB；digital signal processing；digital filter；frequency sampling method1 FIR 数字滤波器1.1 FIR 滤波器的特点FIR 滤波器的脉冲响应h (n )是有限长的(0≤n ≤N -1)，其z 变换为：（式1）它是z -1的(N -1)阶多项式，在有限z 平面(0<n <∞)上有(N -1)个零点，而极点位于z 平面原点z=0处，且有(N -1)阶。
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1绪论此部分就本次课程设计所用相关知识进行简要介绍。
主要包括滤波器的相关知识及仿真软件MATLAB的相关知识。
1.1滤波器知识简介（1）滤波器功能及分类滤波器主要功能是对信号进行处理，保留信号中的有用成分，去除信号中的无用成分。
其按处理的信号可分为数字滤波器（Digital Filter,DF）和模拟滤波器（AnalogFilter,AF），按频域特性分为低通、高通、带通、带阻滤波器，按时域特性可分为有限长冲激响应（FIR）滤波器和无限长冲激响应（IIR）滤波器。
（2）模拟滤波器设计理论模拟滤波器的理论和设计方法已发展得相当成熟，且有若干典型的模拟低通滤波器的设计原型可供选择，如巴特沃斯（Butterworth）滤波器、切比雪夫（Chebyshev）滤波器、椭圆（Ellips）滤波器、贝塞尔（Bessel）滤波器等。
这些滤波器各有特点，巴特沃斯滤波器具有通带内最平坦且单调下降的幅频特性；切比雪夫滤波器的幅频特性在通带或阻带内有波动，可以提高选择性；贝塞尔滤波器通带内有较好的线性相位特性；而椭圆滤波器的选择性相对前三种是最好的。
模拟低通滤波器的设计是最基本的，而高通、带通、带阻滤波器则可利用频率转换的方法由低通滤波器映射而得到。
模拟滤波器的设计是根据一组设计规范来设计模拟系统函数，使其逼近某个理想滤波器的特性。
其中可以由幅度平方函数确定系统函数。
下面介绍两种常用的低通滤波器特性。
一般以低通滤波器为基础来讨论逼近函数，而高通、带通、带阻滤波器则可用变换方法有低通滤波器映射而得到。
一种是巴特沃斯低通逼近，另一种是切比雪夫低通逼近。
本设计中选用第一种方法巴特沃斯低通逼近。
由模拟低通滤波器系统函数确定模拟高通滤波器系统函数的方法如下：①确定低通系统函数，其参考角频率（一般为截止频率）由高通参考角频率（一般为截止频率）选定，一般都选=1的归一化原型低通滤波器；②在所得到的中代入变换关系式（）中，得到高通系统函数故模拟高通滤波器的实现可由模拟低通滤波器的归一化原型再经频率变换得到。
1.2仿真软件知识简介1.2.1 MATLAB基础知识介绍MATLAB是一种科学计算软件，主要适用于矩阵运算及控制和信息处理领域的分析设计。
它使用方便，输入简捷，运算高效，内容丰富，并且很容易由用户自行扩展，因此，当前已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常用而必不可少的工具。
MATLAB是“矩证实验室”（MATrix LABoratoy）的缩写，它是一种以钜阵运算为基础的交互式程序语言，专门针对科学﹑工程计算机绘图的需求。
与其他计算机语言相比，其特点是简洁和智能化，适应科技专业人员的思维方式和书写习惯，使得编程和调试效率大大提高。
它用解释方式工作，键入程序立即得出结果，人机交互性能好，深得科技人员喜爱。
特别是数值计算用的最频繁的电子信息类的学科中，已成为每个学生都掌握的工具了。
它大大提高了课程教学﹑解题作业分析研究的效率。
学习掌握MATLAB，也可以说在科学计算工具上与国际接轨。
MATLAB的语言特点为：起点高；人机界面合适科技人员；强大而简易的作图功能；智能化程度高；功能丰富，可扩展性强。
MATLAB 7.x的工作环境主要有命令窗（Command Window）﹑图形窗（figurewindow）和文本编辑器（File Editor）组成。
MATLAB基本绘图方法中可以根据给出的数据，用绘图命令在屏幕上画出其图形，通过图形对科学计算进行描述。
其中plot命令用来绘制X-Y坐标中的曲线，它是一个功能很强的命令，输入变量不同，可以产生很多不同的结果。
plot（y）表示如果y是一个数组，函数ploty给出线性直角坐标的二位图，以y中元素的下标作为X坐标，y中元素的值作为Y坐标，一一对应画在X-Y坐标平面图上，而且将各点以直线相连。
title命令用来给图加标题。
xlabel,ylabel命令用来给坐标轴加说明。
grid命令用来在图上打上坐标网格线。
同时MATLAB会自动设定所画曲线的颜色和线型。
如果用户对线型的默认值不满意，可以用命令控制线型，也可以根据需要选取不同的数据点的标记。
为了设定线型，在输入变量组的后面，加一个引号，在引号内部放入线型和颜色的标识符，如plot(x,y,’*b’) 这样绘出的图线，其数据点处均用*做蓝色标记，而各点之间不再连以直线。
1.2.2 MATLAB信号处理工具箱函数介绍以下就本课程设计所用到的MATLAB函数进行简要介绍。
（1）freqs 求模拟滤波器的频率响应函数。
H=freqs(B,A,w) 计算由向量w(rad/s)指定的频率点上模拟滤波器的频率响应，结果存于H向量中。
向量B和A分别为模拟滤波器系统的分子和分母多项式系数。
[H,w]=freqs(B,A,w) 计算出M个频率点上的频率响应存于H 向量中，M个频率存放在向量w 中。
freqs函数自动将这M个频点设置在适当的频率范围。
默认w和M时freqs自动选取200个频率点计算。
不带左端输出向量时，freqs函数将自动绘出幅频和相频曲线。
（2）buttord 求最小阶数N的函数[N,wc]=buttord(wp,ws,Rp,Rs,‘s’) 根据滤波器指标wp,ws,Rp,Rs，求出巴特沃斯模拟滤波器的阶数N及频率参数wc，此处wp,ws及wc均以弧度/秒为单位。
其中wp指通带截止频率，ws 指阻带截止频率，Rp指通带最大衰减，Rs指阻带最小衰减。
（3）buttap 模拟低通滤波器原型设计函数[z,p,k]=buttap[N] 得到[z,p,k]后，可求出滤波器系数B，A。
其中z表示零点,p表示极点和k表示增益。
（4）lp2lp/lp2hp/lp2bp/lp2bs 模拟频率变换函数[Bt,At]=lp2lp(B,A,wo) 把单位截止频率的模拟低通滤波器系数B，A变为另一截止频率wo的低通滤波器系数Bt，At。
（5）zp2tf 零极点转换至传递函数的函数[B,A]=zp2tf(z,p,k) 由零点、极点、增益求得滤波器的系数B，A。
2任务分析2.1总体设计思路本课程设计任务要求设计一个阻带截止频率为200Hz的模拟高通滤波器。
分析题目可知题目只有一个滤波器参数即阻带截止频率，故设计时以此参数为基准，使其尽量逼近设计要求。
由绪论部分提供的模拟滤波器知识及设计分析可得，模拟高通滤波器的实现可通过模拟低通滤波器再经频率变换而实现。
其中模拟低通滤波器可根据已经存在的典型滤波器，如巴特沃斯滤波器等逼近实现，而由低通到高通转换理论依据在绪论部分已经进行了详细的论证，又本设计基于MATLAB仿真软件实现，可利用MATLAB信号处理工具箱提供的各种函数模型实现，故可忽略其中的一些复杂的函数变换，从而简化理论设计和论证。
2.2单元设计思路本课程设计以巴特沃斯滤波器为原型展开一系列的设计和讨论。
以下部分就设计的各个单元进行详细的分析和论证。
（1）模拟低通滤波器原型设计。
在此单元模块主要依据设计参数完成模拟低通滤波器的原型设计。
模拟原型滤波器指的是截止频率为1的滤波器。
此处的模拟低通滤波器原型以巴特沃斯（Butterworth）低通滤波器为模型进行逼近。
MATLAB信号处理工具箱提供Butterworth模拟低通滤波器原型设计函数buttap,函数调用形式为：[z,p,k]=buttap(N)式中，N为butterworth滤波器阶数；z,p,k分别为滤波器的零点、极点和增益。
又Butterworth低通滤波器的幅度函数只由阶数N控制，假定阶数为1，则语句描述为：[z,p,k]=buttap[1];再求解模拟低通滤波器的分子分母系数。
因对模拟滤波器，其相应的系统函数为即系数关系为：，，故分子分母的系数多项式可由向量B，A表示，又滤波器系数B和A可由零极点转换至传递函数的函数zp2tf求得。
语句描述为：[B,A]=zp2tf(z,p,k);最后利用MATLAB工具箱提供的模拟滤波器的频率响应函数freqs和相关绘图函数求出其传递函数图形。
其语句描述为：[H,w]=freqs(B,A,n);magH2=(abs(H)).^2;hold on;plot(w,magH2);endxlabel('w/wc');ylabel('|H(jw)|^2');title('Butterworth模拟原型滤波器');至此，可得到模拟低通滤波器的原型，该滤波器的截止频率为为1。
（2）频率转换，得到模拟高通滤波器。
此单元模块可以利用MATLAB工具箱提供的模拟频率变换函数求得。
即利用函数lp2hp即可由模拟低通滤波器得到模拟高通滤波器。
语句描述为：[Bt,At]=lp2hp(B,A,wc);拟高通滤波器的阻带截止角频率，即wc=2*pi*f=2*pi*200=400*pi至此即得到符合设计参数要求的阻带频率为200Hz的模拟高通滤波器。
最后利用MATLAB工具箱提供的模拟滤波器的频率响应函数freqs和相关绘图函数求出各响应曲线，以便对滤波器的性能有更为直观的了解和认识。
语句描述为：[h,w]=freqs(Bt,At);subplot();plot(w,20*log10(abs(h)));grid;xlabel(‘w/pi’);ylabel(‘频率响应/dB’);title('模拟高通滤波器');至此，整个设计的理论分析阶段完成。
2.3补充说明此说明部分就以上各设计模块应注意的事项加以阐述。
首先对滤波器的阶数N的选择加以说明。
前面所述的模拟低通滤波器原型设计中，滤波器阶数是我们在编程时任意指定的。
其实它是决定滤波器品质的主要参数之一。
通常在满足性能指标的前提下，阶数应该尽可能小，以满足易于实现、提高运算速度的要求。
而在滤波器阶数和滤波器性能之间存在一定的函数关系，我们通过这一函数关系可以求出满足滤波性能指标的最低阶数。
MATLAB信号处理工具箱中提供了用来计算最小阶数和截止频率的工具函数，如：[n,wc]=buttord(wp,ws,Rp,Rs, 's')为Butterworth 滤波器最小阶数选择函数（式中，wp为通带边界频率，ws为阻带边界频率，单位为rad/s。
Rp,Rs分别为通带波纹和阻带衰减，单位为dB。
函数返回值n为模拟滤波器的最小阶数；wc 为模拟滤波器的截止频率，单位为rad/s）。
因本设计中提供的滤波器参数较少，故忽略了滤波器最小阶数的选择，在结果分析中再对典型阶数进行讨论。
其次是模拟滤波器性能测试的问题。
可从频域、时域两方面分析滤波器特性，其中频域分析可用滤波器的传递函数描述，绘出其幅度和相位曲线，可采用MATLAB信号处理工具箱提供的函数abs给出系统的幅频曲线和angle给出系统的相频曲线；时域分析可用脉冲(冲激)响应来描述，绘出其脉冲响应和阶跃响应曲线，可分别采用MATLAB信号处理工具箱提供的函数[[y,t]=]impulse(H)给出该系统的模拟脉冲响应和[[y,t]=]step(H)来得到该系统的阶跃响应。