FIR滤波器设计

摘要

    在数字控制系统中,输入信号中所含的干扰对系统的性能会产生很大的影响，因此需要对输入信号进行处理，并在其中提取出有用信号或者信号特征。那么如何在错综复杂的信号中提取有用的信号就显得尤为重要。数字滤波器包括有限冲激响应(FIR)滤波器和无限冲激响应(IIR)滤波器。其中,IIR数字滤波器设计中只考虑了幅度特性，没有考虑到相位特性，所设计的滤波器一般是某种确定的非线性相位特性,难以得到严格的线性相位特性。但是FIR滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，很容易做到有严格的线性相位特性。通过对俩种滤波器的比较,有限长冲激响应（FIR）滤波器在数字信号处理中更严格,更准确,并在数字信号处理中发挥着极其重要作用.再者,采用Matlab软件对FIR数字滤波器进行仿真设计，从而简化了设计中繁琐的计算。

滤波器的设计是信号处理的核心问题之一。根据FIR滤波器的原理，提出了FIR滤波器的窗函数设计法，给出了在MATLAB环境下，用窗函数法设计FIR滤波器的过程和设计实例。通过利用不同的窗函数方法设计FIR滤波器，对所设计的滤波器进行分析比较，得出各种方法设计的滤波器的优缺点及其不同的使用场合，从而可以在设计滤波器时能够正确的选择FIR数字滤波器的窗函数的选取及设计方法。

关键词：FIR数字滤波器，窗函数，MATLAB仿真

ABSTRACT

...

KEY WORDS: FIR digital filter, the window function ,the MATLAB simulation

目录

第一章 绪论1

1.1选题的依据及意义1

1.2 FIR滤波器1

1.3 窗函数2

1.4 MATLAB结合窗函数设计法原理2

第二章 数字滤波器的基本理论6

2.1 数字滤波器简介6

2.2 IIR数字滤波器7

2.3 FIR数字滤波器7

2.3.1 FIR 滤波器的特点7

2.3.2 FIR滤波器实现基本结构8

2.3.3 FIR数字滤波器的基本概念14

2.4 IIR与FIR数字滤波器的比较15

第三章 FIR 数字滤波器设计方法研究17

3.1 FIR数字滤波器的设计原理17

3.2几种常见的窗函数18

3.2.1矩形窗18

3.2.2汉宁窗函数18

3.2.3海明窗函数19

3.2.4三角窗函数19

3.2.5 布莱克曼窗20

3.3各种窗函数的特征20

3.4 FIR数字滤波器的频率采样法26

3.5利用窗口设计法设计FIR数字滤波器26

第四章 FIR 数字滤波器的设计28

4.1 设计指标的确定28

4.2 滤波器类型的选择29

4.3 滤波器阶数和系数的确定30

4.3.1 kaiserord函数30

4.3.2 remezord函数30

第五章 基于Matlab的FIR滤波器设计实例及仿真32

5.1 FIR滤波器设计要求32

5.2 设计函数的选取32

5.3 窗函数构造33

5.4 设计步骤35

5.5 设计方法35

5.5.1 依据设计步骤编写M文件设计36

5.5.2 利用MATLAB自带函数设计37

5.5.3利用MATLAB工具箱设计42

5.6 滤波器滤波性能测试44

参考文献46

致 谢47

毕业设计小结48