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1、课程设计任务书学生姓名:xxx 专业班级：信息xxx班 指导教师： xxx 工作单位:信息工程学院 题目：MATLAB课程设计要求完成的主要任务: 1. 在数字信号处理平台上(C机MATLA仿真软件系统）进行软件仿真设计，并进行调试和数据分析。2.利用MTLAB仿真软件系统结合频率取样法设计一个数字高通FIR滤波器。课程设计的目的:1理论目的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信号处理的基本问题和解释信号处理的基本现象。2.实践目的课程设计的目的之二是通过设计具体的图像信号变换掌握图像和信号处理的方法和步骤。时间安排:序号阶段内容所需时间1方案设计2天2软件设计
2、3天3系统调试2天4答辩1天合 计8天指导教师签名： 年 月 日系主任(或责任教师)签字: 年 月 日目 录 引言11.1TLA介绍1.2MALA信号处理工具箱函数介绍11.3滤波器的介绍22 FIR数字滤波器设计原理3 FIR数字滤波器设计方法43.1窗函数法43频率取样法54 频率采样法实际R高通滤波器74.1设计原理7.设计步骤95MAAB环境下设计R数字高通滤波器95.1设计要求95.2 I数字高通滤波器程序设计0.调试结果15.4 高通FIR数字滤波器的进一步设计2 高通FI数字滤波器性能测试14.1高通IR数字滤波器性能测试程序12 性能测试结果17 FDATOL工具箱设计高通FI
3、R滤波器6.1 FATO工具箱167. 滤波器参数设置78心得体会1参考文献20附件:TAB程序21摘 要数字滤波是语音和图象处理、模式识别、频谱分析等应用中的一个基本处理算法，数字滤波技术是信号消噪的基本方法。根据噪声频率分量的不同，可选用具有不同滤波特性的数字滤波器。当噪声的频率低于信号的频率时，就应该选用高通滤波器。本设计采用了频率抽样法设计的FIR高通数字滤波器，其目的是为了让中高频率的信号通过，而且利用频率抽样法的优点是可以在频域直接设计，并且适合最优化设计。FR滤波器为有限长冲激响应滤波器,因其在线性相位特性方面具有独特的优点，因此也越来越受到广泛的重视。ATLB是一种面向科学和工
4、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、扩展能力强等特点，MALAB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。关键词: FIR数字滤波器 频率抽样 高通 MALABAstrctThe digita ilteris t oendmgerocessin, patter reconition，pectrm nalysis i the apliat of abasic algri， digialilterng tcholgyi thbc methodof ignlnosi
5、g Aording to difernt rqeny mponeof nse, can esdwhdifetfiterig hcteistics o gial itr. When the nois of high frequency belowthe sgnal fequency，huldchse a hgpss flter. This dsign uetheqency mplg designmod ofI high ps dtal filer,t pposeis tmake ehihfrquey sigl trouh,a by usng h fequncy apling etho cn be
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7、am has a hihly fficent mans f debugig ih,trong,ad ohercaaceristcs of th expasi,MALA sialprocessing too Bx fatures a powrful function,whih ot onycan b usedto design i powerful ool.Kyord: FIRdigitalfile Freuency sampling ih passt. MTAB1 引言1.1ATLAB介绍MATLAB是矩阵实验室(atriLaoraoy）的简称，是美国MthWoks公司出品的商业数学软件，用于
8、算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATAB和imuli两大部分。 MATLA是由美国ahwors公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fotrn)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 MATLB和athemati、ple并称为三大数学软件。它在数学类科技
9、应用软件中在数值计算方面首屈一指。TL可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连 接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 MATAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用MLAB来解算问题要比用,FRTRA等语言完成相同的事情简捷得多,并且MATLAB也吸收了像Mle等软件的优点，使MAAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FRRA，C+ ,JA的支持。可以直接调用，用户也可以将自己编写的实用程序导入到MALA函数库中方便自己以后调用,此外许多的M
10、ATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。 1.MATLB信号处理工具箱函数介绍以下就本课程设计所用到的MATAB函数进行简要介绍。 1、freq 求模拟滤波器H(s)的频率响应函数。 Hfeqs（B,A,w) 计算由向量w（rads）指定的频率点上模拟滤波器Ha(s)的频率响应H(j),结果存于H向量中。向量B和分别为模拟滤波器系统()s的分子和分母多项式系数。 H,w=fes（,A，)计算出M个频率点上的频率响应存于H向量中，M个频率存放在向量w 中。reqs函数自动将这个频点设置在适当的频率范围。默认w和时freqs自动选取200个频率点计算。不带左端输出向量
11、时，feqs函数将自动绘出幅频和相频曲线。13滤波器的介绍 .3.1滤波器功能及分类滤波器主要功能是对信号进行处理,保留信号中的有用成分，去除信号中的无用成分。其按处理的信号可分为数字滤波器（igitl ilter,D)和模拟滤波器(AnaloFiltr,AF）,按频域特性分为低通、高通、带通、带阻滤波器，按时域特性可分为有限长冲激响应(FIR)滤波器和无限长冲激响应(II）滤波器。13.2模拟滤波器设计理论模拟滤波器的理论和设计方法已发展得相当成熟,且有若干典型的模拟低通滤波器的设计原型可供选择，如巴特沃斯（Buttworth)滤波器、切比雪夫（Chbyev）滤波器、椭圆(Elips）滤波器
12、、贝塞尔(Bel）滤波器等。这些滤波器各有特点,巴特沃斯滤波器具有通带内最平坦且单调下降的幅频特性;切比雪夫滤波器的幅频特性在通带或阻带内有波动,可以提高选择性;贝塞尔滤波器通带内有较好的线性相位特性；而椭圆滤波器的选择性相对前三种是最好的。模拟低通滤波器的设计是最基本的，而高通、带通、带阻滤波器则可利用频率转换的方法由低通滤波器映射而得到。模拟滤波器的设计是根据一组设计规范来设计模拟系统函数Ha(),使其逼近某个理想滤波器的特性。其中可以由幅度平方函数确定系统函数。 下面介绍两种常用的低通滤波器特性。一般以低通滤波器为基础来讨论逼近函数,而高通、带通、带阻滤波器则可用变换方法有低通滤波器映射
13、而得到。一种是巴特沃斯低通逼近,另一种是切比雪夫低通逼近。本设计中选用第一种方法巴特沃斯低通逼近。 由模拟低通滤波器系统函数确定模拟高通滤波器系统函数的方法如下： （1)定低通系统函数HLP(),其参考角频率c(一般为截止频率）由高 通参考角频率(一般为截止频率)c选定,一般都选c=1的归一化原型低通滤波器;(2)所得到的P(s)中代入变换关系式中，得到高通系统函数 (）故模拟高通滤波器的实现可由模拟低通滤波器的归一化原型再经频率变换得到。.3.3数字滤波器介绍数字滤波器是在模拟滤波器的基础上发展起来的,从结构上看，数字滤波器可以分内递归型(IIR）与非递归型（FIR)两大类。与模拟滤波器之间存在着一些重要的差别。相比起来,数字滤波器具有精度高、稳定性好、设计灵活、不存在阻抗匹配、便于大规模集成和可以实现多维滤波等优点。在一般情况下,数字滤波器是一个线性非移变系统。从频域特性上看,它与模拟滤波器一样，有低通、高通、带通和带阻之分。但在时域的实现方法与方式上，它们是完全不同的两类系统。数字滤波器（digit lter)是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种装置。其功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理,以达到改变信号频谱的目的。由于电子计算机技术和大规模集成电路的发展，
