MATLAB课程设计——数字高通FIR滤波器设计

I
武汉理工大学《MATLAB 原理与应用》课程设计
Abstrct
The digital filter is the voice and image processing, pattern recognition, spectrum analysis in the application of a basic algorithm, digital filtering technology is the basic method of signal denoising. According to different frequency components of noise, can be used with different filtering characteristics of digital filter. When the noise of high frequency below the signal frequency, should choose a high-pass filter. This design uses the frequency sampling design method of FIR high pass digital filter, its purpose is to make the high frequency signal through, and by using the frequency sampling method can be directly in the frequency domain design, and is suitable for optimization design. FIR filter for finite impulse response filters, due to its linear phase characteristic has unique advantages, so it attracts more and more attention. MathWorks Inc. MATLAB is a U. S. production of scientific and engineering computing for a specially designed interactive large-scale software is a complete variety of accurate calculation and data processing, visualization, and powerful computational tools. It combines the precision in the calculation of an icon and in the application of mathematics, physics, chemistry, mechanical and electrical engineering, medicine, financial and other needs of the field of complex numerical calculations have been widely used. It is not only an engineering design in various easy to use training 'calculation tools, but also one in mathematics, numerical analysis and engineering calculations such as teaching the outstanding teaching tool in colleges and universities around the world in a very popular in various industrial applications in a more impressive performance. MATLAB can be in almost all PC-and large-scale run on a computer for Windows, UNIX and other platforms. 【 Keyword 】 : MATLAB ； digital signal processing ； digital filter ； frequency sampling method
课程设计任务书
学生姓名： 指导教师： 题 蒋世齐 李政颖 专业班级： 工作单位： 通信 zy1101 信息工程学院
目： MATLAB 课程设计——数字高通 FIR 滤波器设计
初始条件：
（1）仿真软件：Matlab2012b 仿真软件 （2）课程设计辅导书： 《数字信号处理及其 MATLAB 实现》 （3）先修课程：数字信号处理
II
武汉理工大学《MATLAB 原理与应用》课程设计
目
录
摘 要................................................................................................................................... I Abstrct.................................................................................................................................. II 1、前言................................................................................................................................ 1 1.1 MATLAB 介绍......................................................................................................1 1.2 滤波器的介绍...................................................................................................... 1 1.2.1 滤波器功能及分类..................................................................................1 1.2.2 模拟滤波器设计理论..............................................................................2 1.2.3 数字滤波器介绍...................................................................................... 2 2、FIR 数字滤波器............................................................................................................ 4 2.1 FIR 数字滤波器设计原理...................................................................................4 2.2 FIR 数字滤波器设计方法...................................................................................5 2.2.1 窗函数法...................................................................................................5 2.2.2 频率采样法...............................................................................................6 3、频率采样法设计 FIR 高通滤波器..............................................................................9 3.1 设计原理...............................................................................................................9 3.2 用频率采样法设计线性相位滤波器的条件....................................................9 3.3 逼近误差及其改进措施...................................................................................10 4、MATLAB 环境下设计 FIR 高通滤波器.......................................................................12 4.1 设计要求........................................................................................................... 12 4.2 测试结果........................................................................................................... 12 4.3 改进型高通 FIR 滤波器..................................................................................14 4.3.1 高通 FIR 滤波器改进措施分析...........................................................14 4.3.2 改进型高通 FIR 滤波器调试结果.......................................................14 5、高通 FIR 数字滤波器性能测试................................................................................16 6、心得体会......................................................................................................................18 参考文献............................................................................................................................ 19 附件 实验程序..................................................................................................................20
武汉理工大学《MATLAB 原理与应用》课程设计
学
号：
01211109320210
课 程 设 计
题 学 专 班 姓
目 院 业 级 名
数字高通 FIR 滤波器设计 信息工程学院 通信工程 通信 zy1101 班 蒋世齐 李政颖
指导教师
2014 年 1 月 5 日
武汉理工大学《MATLAB 原理与应用》课程设计
指导教师签名： 系主任（或责任教师）签名：
年 年
月 月
日 日
武汉理工大学《MATLAB 原理与应用》课程设计
摘
要
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数字滤波是语音和图象处理、模式识别、频谱分析等应用中的一个基本处理 算法，数字滤波技术是信号消噪的基本方法。根据噪声频率分量的不同，可选用 具有不同滤波特性的数字滤波器。当噪声的频率低于信号的频率时，就应该选用 高通滤波器。本设计采用了频率抽样法设计的 FIR 高通数字滤波器， 其目的是为 了让中高频率的信号通过，而且利用频率抽样法的优点是可以在频域直接设计， 并且适合最优化设计。FIR 滤波器为有限长冲激响应滤波器，因其在线性相位特 性方面具有独特的优点，因此也越来越受到广泛的重视。 MATLAB 是美国 MathWorks 公司生产的一个为科学和工程计算专门设计的 交互式大型软件，是一个可以完成各种精确计算和数据处理的、可视化的、强大 的计算工具。它集图示和精确计算于一身，在应用数学、物理、化工、机电工程、 医药、金融和其他需要进行复杂数值计算的领域得到了广泛应用。它不仅是一个 在各类工程设计中便于使用的训算工具，而且也是一个在数学、数值分析和工程 计算等课程教学中的优秀的教学工具，在世界各地的高等院校中十分流行，在各 类工业应用中更有不俗的表现。 MATLAB 可以在几乎所有的 PC 机和大型计算机 上运行，适用于 Windows、UNIX 等多种系统平台。 【关键字】： MATLAB ；数字信号处理；数字滤波器；频率采样法
要求完成的主要任务：
（1）在数字信号处理平台上（ PC 机﹑ MATLAB 仿真软件系统）进行软件 仿真设计，并进行调试和数据分析。 （2）利用 MATLAB 仿真软件系统结合频率取样法设计一个数字高通 FIR 滤波器。
时间安排：
（1）第 1-3 周：选题及任务安排。 （2）第 4-10 周：方案选择及设计。 （3）第 11-16 周：设计及 Matlab 仿真。 （4）第 17-18 周：撰写报告及答辩。