FIR数字滤波器设计要点

长 治 学 院 2012届学士学位毕业论文

FIR数字滤波器设计

学 号： 08405416 姓 名： 刘萍 指导教师： 张秀秀 专 业： 电子信息科学与技术 系 别： 电子信息与物理系

完成时间：2012年5月

长治学院学士学位论文

FIR数字滤波器的设计

专业：电子信息科学与技术 姓名：刘萍 学号：08485416

指导教师： 张秀秀

摘要:本论文首先介绍了FIR数字滤波器的基础知识，然后讲述了本论文对于FIR数字滤波器

的设计方法。设计思想为：以窗函数设计方法为基础，选定一个理想的选频滤波器，然后截取它的脉冲响应得到线性相位。仿真工具应用MATLAB软件设计FIR数字滤波器，并对所设计的滤波器进行了分析总结，可以得到较好的滤波效果。

关键字：数字滤波器; MATLAB; 窗函数法

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目录

1. 绪论 ............................................................................................................................. 1

1.1数字滤波器的研究背景和意义 ........................................................................ 1 1.2数字滤波器的应用与发展趋势 ........................................................................ 1 1.3 主要研究内容 ................................................................................................... 3 2. FIR滤波器 ................................................................................................................. 4

2.1 FIR滤波器的基本概念 .................................................................................... 4 2.2 FIR滤波器的特点 ............................................................................................ 4

2.2.1 数字滤波器类型 .................................................................................. 4 2.2.2 FIR滤波器的线性相位 ....................................................................... 5

3. 滤波器的设计 ............................................................................................................ 6

3.1 窗函数法 ........................................................................................................... 6 3.2频率采样法 ........................................................................................................ 7 3.3切比雪夫逼近法 ................................................................................................ 8 4. FIR滤波器的实现方法 ........................................................................................... 10 5. 基于MATLAB的FIR滤波器的设计 ........................................................................ 12

5.1 MATLAB简介 .................................................................................................. 12 5.2 基于MATLAB的FIR滤波器的设计 ............................................................... 13

5.2.1高通滤波器 ........................................................................................... 13 5.2.2低通滤波器的设计 ............................................................................... 15

结束语 ............................................................................................................................ 19

参考文献 ............................................................................................................................................ 20

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1. 绪论

1.1数字滤波器的研究背景和意义

当今，数字信号处理技术正飞速发展，它不但自成一门学科，更是以不同形式影响和渗透到其他学科；它与国民经济息息相关，与国防建设紧密相连；它影响或改变着我们的生产、生活方式，因此受到人们普遍的关注数字化、智能化和网络化是当代信息技术发展的大趋势，而数字化是智能化和网络化的基础，实际生活中遇到的信号多种多样，例如广播信号、电视信号、雷达信号、通信信号、导航信号等等。上述这些信号大部分是模拟信号，也有小部分是数字信号。模拟信号是自变量的连续函数，自变量可以是一维的，也可以是二维或多维的。大多数情况下一维模拟信号的自变量是时间，经过时间上的离散化（采样）和幅度上的离散化（量化），这类模拟信号便成为一维数字信号。因此，数字信号实际上是数字序列表示的信号，语音信号经采样和量化后，得到的数字信号是一个一维离散时间序列；而图像信号的经采样和量化后，得到的是数字信号是一个二维离散空间序列。

数字滤波技术是数字信号分析、处理技术的重要分支。无论是信号的获取、传输，还是信号的处理和交换都离不开滤波技术，它对信号安全可靠和有效灵活地传输时至关重要的。在所有的电子系统中，使用最多技术最复杂的要算数字滤波器了。数字滤波器的优劣直接决定产品的优劣。

1.2数字滤波器的应用与发展趋势

在信号处理过程中，所处理的信号往往混有噪音，从接收到的信号中消除或减弱噪音是信号传输和处理中十分重要的问题。根据有用信号和噪音的不同特性，提取有用信号的过程称为滤波，实现滤波功能的系统称为滤波器。在近代电信设备和各类控制系统中，数字滤波器应用极为广泛，这里只列举部分应用最成功的领域。 (1) 语音处理

语音处理是最早应用数字滤波器的领域之一，也是最早推动数字信号处理理论发展的领域之一。该领域主要包括5个方面的内容：第一，语音信号分析。即对语音信号的波形特征、统计特性、模型参数等进行分析计算；第二，语音合成。

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