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1、青岛农业大学本科生毕业论文（设计）题 目：基于ATLAB的数字滤波器设计 姓 名: 潘西金 学 院： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级: 2.4 学 号: 03004063 指导教师： 杨丽丽 完成时间: 208.6 008年6 月8日基于MTLAB的数字滤波器设计 目录摘要3Abtc4第一章 绪论5.1 数字滤波技术的发展概况51.2 AAB软件简介61.3数字滤波器及其MATAB实现第二章 FIR滤波器设计及其MTLA实现92FI线性相位滤波器的特点102. 窗函数法设计FR滤波器的MATLB实现1221 基本步骤11.2 工具箱函数132.3 小结18第三章I滤波器设计
2、19.1 设计方法193.2 I滤波器经典设计193.1IIR滤波器完全设计函数193.22 模拟滤波器变换法253 小结第四章 总结与展望4参考文献:35致谢36摘要数字滤波器是数字信号处理中最重要的组成部分之一。在许多科学技术领域中,广泛使用滤波器对信号进行处理。数字滤波器可以分为两类，即有限冲激响应数字滤波器(FIR)和无限冲激响应数字滤波器(R)。本文就分别对这两类数字滤波器的设计和实现来进行分析研究。在IR滤波器的设计过程中主要探讨了用窗函数法设计IR滤波器。在II滤波器的设计过程中,将设计步骤分为三步，即模拟低通滤波器原型设计,模拟-数字滤波器变换，滤波器频带变换。在这两类滤波器的
3、整个设计过程都是按照理论分析、编程设计、具体实现的步骤来进行的。相对于模拟滤波器来说,数字滤波器稳定、没有漂移、精度高、参数容易控制，这些优势决定了数字滤波器的应用越来越广泛。关键词:数字滤波器,有限冲激响应， 无限冲激响应 Astractigia filter is ne tos importantpatsf dgitl sgnal pocessing.In an fields snc and tchnolog, it is wdl udor signl rocessin.Diitl iter canbedividd as teFinitImpulse Respnse italfiltr (
4、FI) andte Iniitempulse Resonse dgitalfier (II)e aprim a esective stuy i the design n reaizatin o te wo kinsof igital flter.Duing thedsin o FR filters,e ny disuss tedeignf the FIR ilters y meas owindw functins. The deig of IIRlt ca beachved throughthresteps: the esgno ootype of naloglo-ps ilter, anog
5、todiitl flter onversionad te conversion ilr feency band. The esign of R and IIR llwsthepocere of heoretical anlysis, pogrmmin dsign d concee reaiatin.aive to na1og fi1ter，thigital filt wioutxcursion, bableo pess low freqency sial ,thecharacterstofrequency response close to ideal va1ue，with hgh preci
6、sin ，an asytoitegratedThs atagesdedeheappliain of ita1 fiter coe oe and moe xnivey.K ord： Digital lte ，F ，II第一章 绪论1. 数字滤波技术的发展概况数字滤波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，把它们改变成在某种意义上更为有希望的形式,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、估值、识别、产生等加工处理，都可纳
7、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,早在40年代末期，就有人讨论过它的可能性问题.但直到0年代中期，才开始形成关于数字滤波器的一套完整的正规理论。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逼近方法和实现方法，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.数字滤波器领域的一个重要发展是对有限冲激响应(FIR）和无限冲激响应(IIR)关系的认识的转化。在初期,一般认为IIR滤波器比FR滤波器具有更高的运算效率,因而
8、明显地倾向于前者,但当人们提出用快速傅立叶变换（F）实现卷积运算的概念之后，发现高阶FI滤波器也可以用很高的运算效率来实现，这就促使人们对高性能IR滤波器的设计方法和数字滤波器的频域设计方法进行了大里的研究，从而出现了此后数字滤波路设计中频域方法和时域方法并驾齐驱的局面。然而,这些均属数字滤波器的早期研究。早期的数字滤波器尽管在语音、声纳、地震和医学的信号处理中曾经发挥过作用，但由于当时计算机主机的价格很昂贵,严重阻碍了专用数字滤波器的发展。0年代科学技术蓬勃发展，数字信号处理开始与大规模和超大规模集成电路技术，徽处理器技术、高速数字算术单元、双极型高密度半导体存储器、电荷转移器件等新技术、新
9、工艺结合了起来,并且引进了计算机辅助设计方法,它使数字滤波器的设计仅仅是对相应模拟滤波器的通近。一般说来，通过对模拟滤波器函数的变换来设计数字滤波器，很难达到逼近任意频率响应或冲激响应,而采用计算机辅助设计则有可能实现频域或时域的最佳逼近,或频域时域联合最佳逼近。这样,数字滤波器的分析与设计其内容也更加丰富起来：各种新的数字信号处理系统,也都能用专用数字硬件实时加以实现,恩格斯曾经指出:“科学的发生和发展一开始就是由生产决定的”。10数字信号处理理论与技术的发展,主要是由于电子计算机与大规模集成电路的大量生产和广泛应用,替代了原来的模拟信号处理中的线性滤波与颇谱分析所应用的模拟计算机和分立元件
10、L. C. R线性网络，高度发挥了计算技术与数字技术相结合的特色和优越性。特别是微处理器和微型计算机技术日新月异的发展，将更有利于电子仪器与电子技术应用系统朝着数字化、小型化、自动化以及多功能化等方向发展,促使它们成为富有智能性的电子系统。现在,包括数字滤波在内的数字信号处理技术正以惊人的速度向纵深和高级的方向发展,据估计这种趋势还要持续一个较长的时期，未来的发展可能会比过去的进程更为激动人心，必将引起某些领域的飞跃性转析。91.2 MATLB软件简介MALB是 英文MatLborr(矩阵实验室)的缩写。它是由美国MahWorks公司推出的用于数值计算和图形处理的数学计算环境。在MATLB环境
11、下，用户可以集成地进行程序设计、数值计算、图形绘制、输入输出、文件管理等各项操作。其优秀的数值计算能力和卓越的数据可视化能力使其很快在同类软件中脱颖而出MATB系统最初是由Cev Mer用FORRN语言设计的，现在的TLAB程序是MatWorks公司用C语言开发的。它的第一版(DOS版本1.0)发行于18年,经过10余年的不断改进，MLAB的版本不断升级,其所含的“工具箱”功能也越来越丰富，工具越来越多,因此应用范围也越来越广泛。MTAB语言之所以能如此迅速地普及，显示出如此旺盛的生命力，是由于它有着不同于其它语言的特点、语言简洁紧凑,使用方便灵活,库函数极其丰富。MATA程序书写形式自由，利
12、用其丰富的库函数避开了繁杂的子程序编程任务，压缩了一切不必要的编程工作。由于库函数都是由本领域的专家编写,所以用户不必担心函数的可靠性。2、 运算符丰富。由于MAAB是用C语言编写的,所以MATLAB提供了和C语言几乎一样多的运算符，灵活使用ATA的运算符将使程序变得极为简短。3.MLAB既具有结构化的控制语句,又有面向对象编程的特性。4 语法限制不严格，程序设计自由度大. 程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行。6.MALAB的图形功能强大。在C和TA语言里,绘图都很不容易，但在MAT里,数据的可视化非常简单。此外,MATL还具有较强的编辑图形界面的能力.
13、7.MAL具有的一项重要特色是拥有功能强大的工具箱。MATIAB包含两个部分:核心部分和各种可选的工具箱。核心部分有数百个核心内部函数。其工具箱又可分为两类：功能性工具箱和学科性工具箱。功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能、图示建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实时交互功能。功能性工具箱能用于多种学科。而学科性工具箱是专业性比较强的，如control toolox、igaocessing toolbx，comnicio tobx等。这些工具箱都是由该领域内的学术水平很高的专家编写的，所以用户无需编写自己学科范围内的基础程序,而直接进行高、精、尖的研究。8. 源程序的开放性。除内部函数以外，所有TLA的核心文件和工具箱文件都是可读可改的源文件，用户可通过对源文件的修改以及加入自己的文件构成新的工具箱。ATLAB软件自984年推向市场以来，历经十几年的发展和竞争，现已成为(IEE评述）国际公认的最优秀的科技应用软件。它功能强大、界面友善、语言自然、开放性强的特点使它获得了对应用学科(特别是边缘学科和交叉学科)的极强
