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MATLAB_FIR滤波器
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2014-05-09
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根据FIR滤波器的原理,提出了FIR滤波器的窗函数设计法,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。通过利用不同的窗函数方法设计FIR滤波器,对所设计的滤波器进行分析比较,得出各种方法设计的滤波器的优缺点及其不同的使用场合,从而可以在设计滤波器时能够正确的选择FIR数字滤波器的窗函数的选取及设计方法。
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目录
目录
摘要
课程设计的目的及要求
课程设计的目的
. 课程设计的内容
. 课程设计的要求
原理说明
数字滤波技术
滤波器
窗函数
结合窗函数设计法原理
滤波器设计方案论证
滤波器设计要求及性能指标
设计函数的选取
窗函数构造方案
设计步骤
滤波器设计
依据设计步骤编写 文件设计
利用 自带函数设计
利用 工具箱设计
滤波器测试
滤波器滤波性能测试
滤波器时延测量
滤波器稳定性测量
总结与体会
参考文献
摘要
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()滤波器和有限冲激响应()滤波器。与
滤波器相比, 的实现是非递归的,总是稳定的;更重要的是, 滤波器在
满足幅频响应要求的同时,可以获得严格的线性相位特性。因此,它在高保真
的信号处理,如数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域得到广泛应
用。
滤波器的设计是信号处理的核心问题之一。根据 滤波器的原理,提出
了 滤波器的窗函数设计法,给出了在 环境下,用窗函数法设计
滤波器的过程和设计实例。通过利用不同的窗函数方法设计 滤波器,
对所设计的滤波器进行分析比较,得出各种方法设计的滤波器的优缺点及其不
同的使用场合,从而可以在设计滤波器时能够正确的选择 数字滤波器的窗
函数的选取及设计方法。
关键词ÀÀ,数字滤波器,有限冲激响应,窗函数,仿真,
Abstract
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1 课程设计的目的及要求
1.1 课程设计的目的
1.1.1 理论目的
《Matlab》课程设计的目的之一是为了巩固课堂理论学习,并能用所学理
论知识正确分析数字信号处理的基本问题和解释数字信号处理的基本现象。
1.1.2 实践目的
《Matlab》课程设计的目的之二是通过设计具体的各种滤波器掌握滤波器
设计方法和步骤。
1.2 课程设计的内容
在数字信号处理平台上(PC 机﹑MATLAB 仿真软件系统和 TC++编程环
境)进行软件仿真设计,并进行调试和数据分析。题目如下:
利用 MATLAB 仿真软件系统结合窗函数法设计一个数字带通 FIR 滤波器。
1.3 课程设计的要求
要求每个学生单独完成课程设计内容,并写出课程设计说明书、给出程序
清单,最后通过课程设计答辩。
2 原理说明
随着信息时代的到来,数字信号处理已经成为一门极其重要的学科和技术,
并且在通信、语音、图像、自动控制等众多领域得到了广泛的应用。在数字信
号处理中,数字滤波器占有极其重要的地位,它具有精度高、可靠性好、灵活
性大等特点。现代数字滤波器可以用软件或硬件两种方式来实现。软件方式实
现的优点是可以通过滤波器参数的改变去调整滤波器的性能。
是一种面向科学和工程计算的语言,它集数值分析、矩阵运算、
信号处理和图形显示于一体,具有编程效率高、调试手段丰富、扩充能力强等
特点。 的信号处理工具箱具有强大的函数功能,它不仅可以用来设计
数字滤波器,还可以使设计达到最优化,是数字滤波器设计的强有力工具。
2.1 数字滤波技术
数字滤波,就是通过一定的计算或判断程序减少干扰在有用信号中的比重,
故实质上是一种程序滤波。与此对应的就是模拟滤波,由于模拟滤波牵扯到的
其他知识太多在此不详细介绍了,模拟滤波主要无源绿波(直接用电阻、电容、
电感等不外接电源的元件组成的)与有源滤波(如运算放大器等需要外接电源
组成的),其目的是将信号中的噪音和干扰滤去或者将希望得到的频率信号滤
出为我所用。数字滤波的出现克服了模拟滤波的很多不足,具有以下优点:
.是用程序实现的,不需要增加硬设备,所以可靠性高,稳定性好。
.可以对频率很低的信号实现滤波,克服了模拟滤波的缺陷。
2.可以根据信号的不同,采用不同的滤波方法或参数,具有灵活、方便、
功能强的特点。
几种常用的滤波方法:
. 算术平均值法
. 中值滤波法
. 滑动平均值法
. 限幅滤波法
. 惯性滤波法
数字滤波技术通过数字滤波器实现,从实现方法上可以分为 数字滤波
器 和 数 字滤 波 器, 按功 能可 分为 低 通滤 波 器( 7 )、 高通 滤 波器
(87)、带通滤波器( 7)和带阻滤波器(5)。本文主要对 滤波
器加以介绍。
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gavin_joe
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