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1、毕毕 业业 论论 文文（设设 计计）利用窗函数法设计 FIR 数字滤波器学生姓名学生姓名 学号学号 000000000000000000000000 指导教师指导教师 学学 院院 专专 业业 电子信息工程电子信息工程 年级年级 21992199 级级 答辩日期答辩日期 21482148 年年 1313 月月 3232 日日 利用窗函数法设计 FIR 数字滤波器完成日期： 指导教师签字： 答辩小组成员签字： I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。数字滤波器是具有一定传输特性的数字信号处理装置，其输入输出都是离散的数字信号，借助于数字器件或一定
2、的数值计算方法，对输入信号进行处理，改变输入信号的波形或频谱，达到保留信号中有用成分去除无用成分的目的。实际应用中，数字滤波器往往作为模拟滤波器的一个组成部分。本文介绍了有限冲激响应（FIR）数字滤波器的设计、结构以及原理，根据 FIR 滤波器的原理，着重介绍了 FIR 滤波器的窗函数设计法，给出了在 MATLAB 环境下，用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。关键词：数字滤波器；有限冲激响应FIR；窗函数设计法；MATLABIIAbstract
3、Digital filtering technique is an important component of digital signal processing.The design of filter is one of the core problems in signal processing. Summary digital filter is a certain transport characteristics of digital signal processing electronics, its input and output are discrete digital
4、signal, with the help of digital device or certain numerical calculation methods, on the input signal processing, changing the input signal waveform or spectrum, reaches a retention signal removal of unwanted in useful component composition. Real applications, digital filters are often used as an in
5、tegral part of the analog filter.This paper introduces the devision ,structure and principle of FIR digital filters.According to the principle of FIR filters, window function design method and frequency sampling method Park-McClellan of the FIR filters are introduced.In the environment of MATLAB ,de
6、sign process of FIR filters and design examples are introduced with three methods. The simulation results show that, the design of FIR filters of various performance indicators have reached specified requirements, design process is simple and easy. This method is rapid and efficient which provides a
7、 reliable and efficient way for FIR filter.Key words：digital filter；FIR；window；MATLABIII目 录1. 绪论 .11.1. 数字滤波器 .11.2. 数字滤波器的概述 .11.3. 研究目的和意义 .1 2. FIR 数字滤波器的简介.32.1. FIR 数字滤波器的概念.32.2. FIR 数字滤波器的工作原理.32.3. FIR 数字滤波器的种类.32.4. FIR 数字滤波器的特点.32.5. FIR 数字滤波器的设计原理.4 3. FIR 数字滤波器的设计.53.1. 频率抽样设计法设计 FIR 滤波器
8、简介 .53.2. 等波纹最佳逼近法设计简介 .53.3. 窗函数法设计 FIR 滤波器介绍 .6 4. 利用窗函数法设计 FIR 数字滤波器 .94.1. 基本原理分析 .94.2. 窗函数设计方法 .94.3. 设计实例 .124.4. 窗函数法计算中的主要问题 .13 5. MATLAB 简介与数字滤波器的 MATLAB 实现.155.1. MATLAB 软件及其公司简介.155.1.1. MATLAB 简介.155.1.2. MATLAB 发展历程.155.1.3. MATLAB 2012b 版新增功能 .155.2. MATLAB 实现 FIR 数字滤波器.155.2.1. MATL
9、AB 实现 FIR 数字滤波器的设计过程.155.2.2. 程序流程图及程序 .165.2.3. 程序运行结果图 .205.3. Sumilink 仿真.235.4. 结果与分析 .285.4.1. MATLAB 的“.m”文件实现窗函数法设计 FIR 数字滤波器.285.4.2. MATLAB 的 Simulink 仿真实现窗函数法设计 FIR 数字滤波器.28IV6. 总结 .29 参考文献.30 致 谢.31利用窗函数法设计 FIR 数字滤波器11. 绪论 1.1.数字滤波器数字滤波器是一种对信号进行过滤的过滤装置。数字滤波器的功能是处理输入的离散信号，以及改变信号的频谱。数字滤波器在
10、60 年代中期是一个术语。随着计算机技术和大规模集成电路的飞速发展，数字滤波器可以实现计算机软件和大规模集成数字硬件6。数字滤波器是一个针对离散时间进行处理的系统。它的功能通俗地讲，就是根据预定的算法，将输入的离散时间信号进行处理、过滤，输出为要求的离散时间信号。模拟信号的数字滤波处理对应的模拟频率，我们必须限制带，采样和输入的模拟信号的模拟数字转换1。数字频率的数字滤波器的输入信号（2* F / FS，F 为模拟信号的频率，FS 的采样频率，在模拟频率差） ，根据奈奎斯特采样定理，使光谱采样信号不重叠，应小于折叠频率（WS / 2 =）2，在 的周期重复特性折区间其频率响应，和频率 = 对称点。数字输出信号的数字滤波处理，数字模拟转换，平滑处理，可以模拟信号。数字滤波器具有精度高，可靠性高的特点，可编程的变化特征或重复使用，易于集成。数字滤波器被广泛应用于语音信号处理，图像信号处理，生物医学信号处理等方面的应用。数字滤波器有低通、高通、带通、带阻和全通等类型。也可以分为时不变的，时变的，因果的，非因果的、线性的和非线性的。 1.2.数字滤波器的概述数字滤波一般使用于语音和图像处理，模式识别，高清晰度电视，光谱分析应用程序的领
