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matlab设计低通滤波器学士学位论文.doc
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2023-06-29
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重庆邮电大学本科毕业设计(论文)
-I-
摘 要
在当今的数字信息的世界里,数字信号处理已经演变成一门越来越重要的学科,
并在通信、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。其中数字滤波是数字信号处理的重要内容。数字滤波器可分
为 IIR 和 FIR 两大类,对于 IIR 滤波器的设计来说主要有脉冲响应不变法和双线性变
换法,而对于 FIR 数字滤波器的设计来说主要有窗函数法和频率采样设计法。
本文应用 MATLBA 对数字低通滤波器进行仿真,并给出一定频率的信号通过所
设计的滤波器来验证滤波器的性能,主要的研究工作主要包括以下几方面的内容:
(1)介绍 IIR 滤波器和 FIR 滤波器的结构特点并比较两者之间的差别。
(2)在 MATLAB 中应用双线性变换法和脉冲响应不变法设计 IIR 滤波器,给出了
滤波器的频率特性图和相位特性图。
(3)通过编写 MATLAB 程序用窗函数设计法和频率采样法来完成 FIR 低通滤波
器的设计,并给出几个不同频率的信号通过所设定的滤波器来验证滤波器的性能。
(4)在 MATLAB 中应用 Simulink 模块来仿真 FIR 低通滤波器,并在示波器上同时
显示输入信号的频率和输出信号的频率,最后对结果进行分析。
【关键字】 FIR 滤波器 IIR 滤波器, 双线性变换法 脉冲响应不变法 窗函数法
频率采样法 MATLAB
-II-
ABSTRACT
In nowadays world of digital information, digital signal processing has become an
increasingly important subject, and has been widely applied in all fields, such as medicine,
communications, and other areas, digital filters are important elements of digital signal
processing. Digital filters can be divided into two kinds of IIR and FIR, IIR filter design
for pulse response method and bilinear transformation method, for FIR digital filter design,
the main Windows function method and frequency of sampling design.
In this paper simulation using MATLAB for digital low-pass filter, and to give a
signal of a certain frequency through the filters designed to verify the performance of filter,
the main research work mainly includes the following content:
(1) Describes the structure of FIR and IIR filters filter characteristics and comparison
of the differences between the two.
(2) In MATLAB using bilinear transformation method and impulse response method
design of IIR filters, to out of the filters of frequency response and phase characteristics.
(3) Design method by writing MATLAB programs use the windows function and
frequency sampling method to accomplish the design of FIR low-pass filters, and gives
several different frequency signals passes through a set of filters to verify that the filter's
performance.
(4) In the MATLAB Simulink simulation FIR low-pass filter module to the
application, and also on the scope displays the frequency of the input signal and the output
signal frequency, final analysis of the results.
【Key words】
FIR digital IIR digital filter Bilinear transformation method
Impulse response method Windows function
Frequency sampling method MATLAB
-III-
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的
指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注
和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,
也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的
材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作
了明确的说明并表示了谢意。
作 者 签 名: 日 期:
指导教师签名: 日 期:
使用授权说明
本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)
的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;
学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与
阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;
在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名: 日 期:
-IV-
学位论文原创性声明
本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所
取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含
任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重
要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本
声明的法律后果由本人承担。
作者签名: 日期: 年 月 日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意
学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论
文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部
或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复
制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名: 日期: 年 月 日
导师签名: 日期: 年 月 日
-V-
目 录
前 言......................................................................................................................................1
第一章 数字滤波器..............................................................................................................2
第一节 数字滤波器的简介...........................................................................................2
第二节 数字滤波器的应用...........................................................................................3
第三节 数字滤波器的实现方法分析及优点...............................................................4
第四节 MATLAB 和 Simulink 简介 ............................................................................5
第五节 本章小结...........................................................................................................7
第二章 数字滤波器的结构和设计原理..............................................................................8
第一节 数字滤波器的基本结构...................................................................................8
一、IIR 滤波器的基本结构 ...................................................................................8
二、FIR 滤波器的基本结构.................................................................................10
第二节 数字滤波器的设计原理.................................................................................12
一、滤波器的设计步奏........................................................................................12
二、滤波器的性能指标........................................................................................13
第三节 IIR 滤波器与 FIR 滤波器的分析比较 ..........................................................13
第四节 本章小结.........................................................................................................15
第三章 IIR 滤波器的设计 ..................................................................................................16
第一节 脉冲响应不变法的基本原理.........................................................................16
一、变化原理........................................................................................................16
二、混叠失真........................................................................................................16
三、主要特点........................................................................................................17
四、MATLAB(脉冲响应不变法)设计滤波器...............................................18
第二节 双线性不变法的基本原理.............................................................................19
一、变换原理........................................................................................................19
二、主要优缺点....................................................................................................19
三、MATLAB(双线性变化法)设计数字低通滤波器 ........................................19
第三节 本章小结.........................................................................................................21
第四章 FIR 滤波器的设计.................................................................................................22
第一节 线性相位 FIR 滤波器的特点.........................................................................22
第二节 利用窗函数设计 FIR 低通滤波器.................................................................24
一、窗函数的基本思想........................................................................................24
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