FIR濾波器設計

摘要

    在數字控制系統中,輸入信號中所含的干擾對系統的性能會產生很大的影響，因此需要對輸入信號進行處理，并在其中提取出有用信號或者信號特征。那么如何在錯綜復雜的信號中提取有用的信號就顯得尤為重要。數字濾波器包括有限沖激響應(FIR)濾波器和無限沖激響應(IIR)濾波器。其中,IIR數字濾波器設計中只考慮了幅度特性，沒有考慮到相位特性，所設計的濾波器一般是某種確定的非線性相位特性,難以得到嚴格的線性相位特性。但是FIR濾波器在保證幅度特性滿足技術要求的同時，很容易做到有嚴格的線性相位特性。通過對倆種濾波器的比較,有限長沖激響應（FIR）濾波器在數字信號處理中更嚴格,更準確,并在數字信號處理中發揮著極其重要作用.再者,采用Matlab軟件對FIR數字濾波器進行仿真設計，從而簡化了設計中繁瑣的計算。

濾波器的設計是信號處理的核心問題之一。根據FIR濾波器的原理，提出了FIR濾波器的窗函數設計法，給出了在MATLAB環境下，用窗函數法設計FIR濾波器的過程和設計實例。通過利用不同的窗函數方法設計FIR濾波器，對所設計的濾波器進行分析比較，得出各種方法設計的濾波器的優缺點及其不同的使用場合，從而可以在設計濾波器時能夠正確的選擇FIR數字濾波器的窗函數的選取及設計方法。

關鍵詞：FIR數字濾波器，窗函數，MATLAB仿真

ABSTRACT

...

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

目錄

第一章 緒論1

1.1選題的依據及意義1

1.2 FIR濾波器1

1.3 窗函數2

1.4 MATLAB結合窗函數設計法原理2

第二章 數字濾波器的基本理論6

2.1 數字濾波器簡介6

2.2 IIR數字濾波器7

2.3 FIR數字濾波器7

2.3.1 FIR 濾波器的特點7

2.3.2 FIR濾波器實現基本結構8

2.3.3 FIR數字濾波器的基本概念14

2.4 IIR與FIR數字濾波器的比較15

第三章 FIR 數字濾波器設計方法研究17

3.1 FIR數字濾波器的設計原理17

3.2幾種常見的窗函數18

3.2.1矩形窗18

3.2.2漢寧窗函數18

3.2.3海明窗函數19

3.2.4三角窗函數19

3.2.5 布萊克曼窗20

3.3各種窗函數的特征20

3.4 FIR數字濾波器的頻率采樣法26

3.5利用窗口設計法設計FIR數字濾波器26

第四章 FIR 數字濾波器的設計28

4.1 設計指標的確定28

4.2 濾波器類型的選擇29

4.3 濾波器階數和系數的確定30

4.3.1 kaiserord函數30

4.3.2 remezord函數30

第五章 基于Matlab的FIR濾波器設計實例及仿真32

5.1 FIR濾波器設計要求32

5.2 設計函數的選取32

5.3 窗函數構造33

5.4 設計步驟35

5.5 設計方法35

5.5.1 依據設計步驟編寫M文件設計36

5.5.2 利用MATLAB自帶函數設計37

5.5.3利用MATLAB工具箱設計42

5.6 濾波器濾波性能測試44

參考文獻46

致 謝47

畢業設計小結48