FIR數字濾波器的優化設計

電氣自動化論文編號:ZD371  論文字數:13642,頁數:43，有開題報告，任務書，文獻綜述
 
  目  錄
第一章  FIR數字濾波器概述 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1
 1.1  濾波器簡史 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1
 1.2  FIR數字濾波器的優缺點 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1
 1.3  FIR數字濾波器的特性 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥2
 1.3.1  線性相位條件 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥2
 1.3.2  線性相位FIR濾波器的幅度特性 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥4
第二章  MATLAB簡介  ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥7
第三章  方案論證與比較 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥9
 3.1  窗函數法設FIR數字濾波器‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥9
 3.1.1  窗函數設計法的基本原理  ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥9
   3.1.2  窗函數設計法的基本思想 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥10
   3.1.3  常用的窗函數‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11
 3.1.4  利用MATLAB仿真結果‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14
 3.2  頻率采樣法設計FIR數字濾波器‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥19
   3.2.1  頻率采樣法的基本原理 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥19
   3.2.2  頻率采樣法設計FIR數字濾波器的條件 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥20
   3.2.3  逼近誤差及其改進措施 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥21
   3.2.4  利用MATLAB仿真結果‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥22
 3.3  切比雪夫逼近準則設計FIR濾波器‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥24
 3.4  方案確定‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥24

第四章  切比雪夫逼近法設計線性相位FIR濾波‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥25
 4.1  切比雪夫逼近準則 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥25
 4.2  利用切比雪夫逼近準則設計FIR濾波器 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥26
 4.3  利用MATLAB仿真結果‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 28
總結與體會‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥34
參考文獻‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥35
致謝‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 36

第四章  切比雪夫逼近法設計線性相位FIR濾波‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥25
 4.1  切比雪夫逼近準則 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥25
 4.2  利用切比雪夫逼近準則設計FIR濾波器 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥26
 4.3  利用MATLAB仿真結果‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 28
總結與體會‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥34
參考文獻‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥35
致謝‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 36

摘要：在要求嚴格線性相位的系統，需要采用FIR數字濾波器。FIR數字濾波器的設計方法有窗函數法，頻率采樣法以及等波紋逼近法等，其中等波紋逼近法為最優化設計，即Parks-McClellan算法。其原理是應用最大誤差最小化準則，使設計的FIR數字濾波器的頻域特性與理想濾波器的頻域特性的最大誤差為最小，并且它的幅度在通帶和阻帶內具有等波動性，誤差在整個頻帶內均勻分布。MATLAB的Toolbox中有一個remez函數，它實現Parks-McClellan算法，這種算法利用remez交換法和Chebyshev近似理論來設計濾波器，是實際頻率響應擬合頻率響應達到最優化。
 關鍵詞：FIR數字濾波器   窗函數  MATLAB  Remez函數  Parks-McClellan算法
 
        
 Optimization Design of FIR Digital filter
 
 Abstract：Demand to rigorously enforce the systems of the linear phase place, need to adopt FIR digital filter. The method to design FIR filter have window function algorithm, frequency sample algorithm Parks-McClellan algorithm.Parks-McClellan algorithm as optimization design most among them.. Its principle is to use the greatest error to minimize criterion, make FIR digital filter that design frequency characteristic and ideal filter frequency characteristic greatest error minimum most frequently, make range of it in passband and hinder fluctuation of having etc. in taking, The error is distributed evenly in the whole frequency band. There is a remez function in Toolbox of MATLAB, It realizes Parks-McClellan algorithm, This kind of algorithm utilizes remez to exchange France and Chebyshev and is similar to the theory to design the filter, it is actual frequency that is it fit frequency respond and up to optimizing most to respond.
Keywords: FIR digital filter； Window function； MATLAB； Remez function；
 Parks-McClellan algorithm