基于matlab的fir濾波器的設(shè)計(jì)與仿真

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1、西南科技大學(xué)通信原理設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱：通信原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)名稱：數(shù)字FIR濾波器設(shè)計(jì)與仿真分析姓名：XXXXXX學(xué)號(hào):XXXXXXXX班級(jí)：XXXXXXXXXXX指導(dǎo)教師：XXXXXX起止日期：2014/6/26—2014/7/5西南科技大學(xué)信息工程學(xué)院制16方向設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生班級(jí)：XXXXXXX學(xué)生姓名：XXXXXX學(xué)號(hào)：XXXXXXXXX設(shè)計(jì)名稱：數(shù)字FIR濾波器設(shè)計(jì)與仿真分析起止日期：2014/6/22-2014/7/5指導(dǎo)教師：XXXXXXXX設(shè)計(jì)要求：理解數(shù)字FIR濾波的設(shè)計(jì)原則及方法，設(shè)計(jì)一個(gè)通帶截止頻率5M,阻帶起始頻率8M，采樣率40M的數(shù)字低

2、通濾波器，帶外衰減不低于-60dB。要求如下：（1）設(shè)計(jì)濾波器，得到相關(guān)參數(shù)；（2）基于寄存器乘加結(jié)構(gòu)完成濾波器設(shè)計(jì)；（3）給出頻響曲線。方向設(shè)計(jì)學(xué)生日志時(shí)間設(shè)計(jì)內(nèi)容2014/6/22-2014/6/24學(xué)習(xí)數(shù)字信號(hào)處理教程，特別是關(guān)于FIR數(shù)字濾波器的部分2014/6/24-2014/6/26學(xué)習(xí)MATLAB應(yīng)用軟件，特別是其信號(hào)處理箱和Simuink2014/6/26-2014/7/1分析FIR數(shù)字濾波器的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法2014/7/2分別在MATLAB中編程設(shè)計(jì)和利用FDATool來(lái)設(shè)計(jì)FIR濾波器2014/7/3對(duì)設(shè)計(jì)的FIR進(jìn)行仿真并分析2014/7/

3、4完成專業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫2014/7/5答辯16數(shù)字FIR濾波器設(shè)計(jì)與仿真分析一、摘要傳統(tǒng)的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)計(jì)算繁瑣，尤其是設(shè)計(jì)高階濾波器時(shí)工作量大，利用Matlab可以快速有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與仿真。本文介紹了有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和步驟，同時(shí)也介紹了利用MATLAB對(duì)FIR數(shù)字濾波器進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法、設(shè)計(jì)的操作步驟以及對(duì)設(shè)計(jì)的濾波器的仿真。二、設(shè)計(jì)目的和意義1.通過(guò)此次專業(yè)方向設(shè)計(jì)，了解有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法；2.了解Matlab信號(hào)處理箱并掌握FDATool專用濾波器設(shè)計(jì)分析工具；3.學(xué)習(xí)如何使用Ma

4、tlab，學(xué)會(huì)用Matlab解決實(shí)際問(wèn)題。三、設(shè)計(jì)原理數(shù)字濾波器，是具有一定傳輸選擇特性的數(shù)字信號(hào)處理裝置，其輸入和輸出均為數(shù)字信號(hào)，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)由有限精度算法實(shí)現(xiàn)的線性時(shí)不變離散系統(tǒng)。可以把它理解為是一個(gè)計(jì)算程序或算法，它把代表輸入信號(hào)的數(shù)字時(shí)間序列轉(zhuǎn)化為代表輸出信號(hào)的數(shù)字時(shí)間序列，并在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，使信號(hào)按照預(yù)定的形式變化。數(shù)字濾波器有多種分類，從數(shù)字濾波器功能上分可分為低通、高通、帶阻、帶通濾波器，根據(jù)數(shù)字濾波器沖激響應(yīng)的時(shí)域特征，可將數(shù)字濾波器分為兩種，即無(wú)限長(zhǎng)沖激響應(yīng)濾波器（IIR）和有限長(zhǎng)沖激響應(yīng)濾波器（FIR）。1.有限長(zhǎng)沖激響應(yīng)濾波器FIR濾波器

5、及其傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法FIR濾波器的單位沖擊響應(yīng)是有限長(zhǎng)的，h(n)在范圍內(nèi)有值，其系統(tǒng)函數(shù)為，它是的（N-1）階多項(xiàng)式，H(z)在有限z平面（）有N-1個(gè)零點(diǎn)；在z平面原點(diǎn)z=0處有N-1階極點(diǎn)。2.FIR濾波器的Matlab設(shè)計(jì)Matlab是MATHWORK公司推出的一套面向科學(xué)和數(shù)值計(jì)算的可視化語(yǔ)言，它集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形顯示于一體，是一個(gè)高度集成系統(tǒng)具有友好的用戶界面和良好的幫助功能。Matlab自帶的信號(hào)處理工具箱（SignalProcessingToolbox）具有強(qiáng)大的信號(hào)處理和分析功能，利用Matlab軟件優(yōu)越的數(shù)字分析及仿真功能，對(duì)

6、理解數(shù)字濾波器及數(shù)字濾波具有一定參考價(jià)值。16圖1Matlab2007b主界面Matlab的信號(hào)處理工具箱中，提供了一整套模擬、數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)命令和運(yùn)算函數(shù)，方便準(zhǔn)確，簡(jiǎn)單易行，使得設(shè)計(jì)人員除了可按上述傳統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟快速地進(jìn)行較復(fù)雜高階選頻濾波器的計(jì)算、分析外，還可通過(guò)原型變換法直接進(jìn)行各種典型數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)，即應(yīng)用Matlab設(shè)計(jì)工具從模擬原型直接變換成滿足原定頻域指標(biāo)要求的數(shù)字濾波器。Matlab有兩種途徑來(lái)設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器，分別為FDATool界面設(shè)計(jì)和直接程序設(shè)計(jì)。1）FDATool界面設(shè)計(jì)FDATool是Matlab信號(hào)處理工具箱里專用的濾波器設(shè)

7、計(jì)分析工具，其界面為濾波器的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)交互式的設(shè)計(jì)環(huán)境，用戶進(jìn)行參數(shù)設(shè)置后，可以設(shè)計(jì)幾乎所有的基本常規(guī)濾波器，包括IIR和FIR的各種設(shè)計(jì)方法，操作簡(jiǎn)單，方便靈活。FDATool界面總共分兩大部分，一部分是DesignFilter，在界面的下半部，用來(lái)設(shè)置濾波器的設(shè)計(jì)參數(shù)；另一部分則是特性區(qū)，在界面的上半部分，用來(lái)顯示濾波器的各種特性。DesignFilter部分主要分為：A、ResponseType(濾波器類型)選項(xiàng)，包括Lowpass(低通)、Highpass(高通)、Bandpass(帶通)、Bandstop(帶阻)和特殊的FIR濾波器。B、Desi

8、gnMethod(設(shè)計(jì)方法)選項(xiàng)，包括