大连交通大学 2012 届本科生毕业设计（论文）
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第一章 绪论
1.1引言
随着信息时代与数字技术的发展，数字信号处理己逐渐发展成为当今极其重要的学
科与技术领域之一。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。在数字信号处理的基本方法中，通
常会涉及到变换、滤波、频谱分析、调制解调和编码解码等处理。其中，滤波是应用非
常广泛的一个环节，数字滤波器的相关理论也一直都是人们研究的重点之一。数字滤波
器是数字信号处理的重要基础，在对信号的滤波、检测及参数的估计等信号应用中，数
字滤波器是使用最为广泛的一种线性系统。数字滤波器根据其单位冲击响应函数的时域
特性可分为两类：无限冲击响应(IIR)数字滤波器和有限冲击响应(FIR)数字滤波器。与
IIR 数字滤波器相比,FIR 数字滤波器的实现是非递归的，稳定性好，精度高；更重要的
是 FIR 数字滤波器在满足幅度响应要求的同时，可以获得严格的线性相位。因此，它在
高保真的信号处理中，如数字音频、图像处理、数据传输和生物医学等领域得到广泛应
用。
1.2 数字滤波器的研究背景与意义
滤波在通信、图像编码、语音编码、雷达等许多领域中有着十分广泛的应用。目前，
数字信号滤波器的设计在图像处理、数据压缩等方面的应用取得了令人瞩目的进展和成
就。它是数字信号处理理论的一部分。数字信号处理主要是研究用数字或符号的序列来
表示信号波形，并用数字的方式去处理这些序列，以便估计信号的特征参量，或削弱信
号中的多余分量和增强信号中的有用分量。具体来说，凡是用数字方式对信号进行滤波、
变换、调制、解调、均衡、增强、压缩、固定、识别、产生等加工处理，都可纳入数字
信号处理领域。数字信号处理学科的一项重大进展是关于数字滤波器设计方法的研究。
关于数字滤波器，50 年代已有人讨论过数字滤波器，但直到 60 年代中期，才开始形成
关于数字滤波器的一整套完整的正规理论。在这一时期，提出了各种各样的数字滤波器
结构，有的以运算误差最小为特点，有的则以运算速度高见长，而有的则二者兼而有之。
出现了数字滤波器的各种实现方法，对递归和非递归两类滤波器作了全面的比较，统一
了数字滤波器的基本概念和理论。数字滤波器与模拟滤波器相比，具有精度高、稳定、
体积小、重量轻、灵活、不要求阻抗匹配以及能实现模拟滤波器无法进行的特殊滤波等
优点。
1.3 Matlab 软件介绍
MATLAB 是美国 Math Works 公司推出的一套用于工程计算的可视化高性能语言与软
件环境。MATLAB 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。它以矩
阵运算为基础，把计算、可视化、程序设计融合到了一个交互式的工作环境中。MATLAB
推出的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、工程应用，其中的
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