毕业论文：FIR数字滤波器的设计与仿真研究 ㊣ 精品文档 值得下载

低频信号具有很高的精度，便于集成等功能，这些都将决定数字滤波器在工程实际中获得广泛应用。

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。

湖南商学院毕业论文第页共页数字滤波器的国内外发展趋势关于数字滤波器的研究，在年代末期就有人研究过它的可能性问题，在年代也有人在研究生班讨论过数字滤波的问题。

直到年代中期美国科学家库利图基总结前人的研究成果，经过长期的研究，才开始形成了套完整关于数字滤波器的正规理论。

在这时期，各种各样的数字滤波器原理结构和特性被提出，并且出现了各种数字滤波器的逼近方法和实现方法，对递归和非递归两类滤波器作了全面的比较和分析。

数字滤波器经历了有限冲激响应和无限冲激响应关系的认识转化过程。

后来，当人们提出用快速傅利叶变换实现卷积运算的概念之后，发现高阶滤波器也可以用很高的运算效率来实现，这就促使人们对高性能滤波器的设计方法和数字滤波器的频域设计方法进行了大量的研究，从而出现了此后数字滤波器设计中频域方法与时域方法并驾齐驱的局面。

随着我国科学技术的快速发展，国内有很多专家教授在数字滤波领域展开长期的深入研究。

无论是在理论方面还是在工程技术领域，都有很多科研成果。

因而数字滤波器不断应用在各行各业里，我国现有滤波器的种类及应用技术己基本上满足现有各种电信设备需求。

从整体而言，我国无源滤波器发展比有源滤波器迅速，而数字滤波器比模拟滤波器的发展较缓慢。

数字滤波器在数字信号处理的各种应用中发挥着十分重要的作用，它是通过对采样数字信号进行数学运算处理来达到频域滤波的目的。

数字滤波器是提取有用信息非常重要非常灵活的方法，是现代信号处理的重要内容。

因而在频谱分析语音图象处理自动控制模式识别数字通信等各领域中得到了广泛的应用。

同时数字滤波器能够处理低频信号具有很高的精度，便于集成等功能，这些功能将决定了数字滤波器的应用越来越广泛。

数字滤波器的设计方法数字滤波器按照单位取样响应的时域特性可以分为无限脉冲响应系统和有限脉冲响应系统。

数字滤波器的优点在于它可以做成具有严格线性相位，而同时可以具有任意的幅度特性它的传递函数没有极点这保证了设计出的数字滤波器定是平稳的。

湖南商学院毕业论文第页共页所谓数字滤波器设计，简单地说，就是要找到组能满足特定滤波要求的系数向量和。

而滤波器设计完成后还需要进步考虑如何将其实现，即选择什么样的滤波器结构来完成滤波运算。

数字滤波器的设计方法很多，其中较为常用的是窗函数设计法频率采样设计法和最优化设计法。

本文讨论利用窗函数法频率采样法和等波纹切比雪夫逼近法调用函数来分别实现各种滤波器的设计。

窗函数法设计的基本思想是把给定的频率响应通过，求得脉冲响应，然后利用加窗函数对它进行截断和平滑，以实现个物理可实现且具有线性相位的数字滤波器的设计目的。

其核心是从给定的频率特性，通过加窗确定有限长单位取样响应频率采样法设计的基本思想是把给出的理想频率响应进行取样，通过从频谱样点直接求得有限脉冲响应最优化设计方法是指采用最优化准则来设计的方法，在的最优化设计中，最优化准则有均方误差最小化准则和等波纹切比雪夫逼近也称最大误差最小化准则两种。

本文的研究内容本文主要研究内容本论文首先，研究数字滤波器的基本结构和原理特性，以及数字滤波器设计方法。

通过学习和掌握各种数字滤波器的结构原理和特性，为实现数字滤波器奠定了理论基础。

其次，论述设计有限冲击响应数字滤波器的思路和步骤。

分别采用窗函数法频率采样法等波纹最佳逼近法进行设计。

最后，用仿真软件来设计出符合各种要求的数字滤波器，并在环境下建立系统模型，得出结果并加以分析。

湖南商学院毕业论文第页共页数字滤波器及介绍数字滤波器的分类及比较般来说，滤波是指改变信号中各个频率分量的相对大小，或者抑制，甚至全部滤除些频率分量的过程。

完成滤波功能的系统陈伟滤波器，适当地选择或设计系统的频率响应，就可以实现各种不同要求的滤波功能。

而数字滤波器具备精度高可靠性好便于集成等优点。

般用有限精度的算法来实现离散的线性时不变系统，其输入结果是组由模拟信号通过取样和量化的数字量，而输出是经过变换后的组数字量。

数字滤波器的系统函数通常表示为对于上式表示的系统，如果窗函数的形状，从而达到不同的阻带衰减要求。

上式中的是零阶第类修正贝塞尔函数。

可用幂级数表示为，湖南商学院毕业论文第页共页对于任意的个实变量，函数的值都是正的。

在实际计算中，上式的求和般取项就能达到所需精度。

随着参数的增加，窗在两端的衰减是逐渐加大的。

以上五种常用的窗函数的基本参数利用窗函数设计数字滤波器的设计思路首先，根据技术要求确定此滤波器的理想频率响应特性。

由于，利用窗函数法设计数字滤波器是在时域进行的，因此必须由频率响应来确定其对应的单位脉冲响应。

这可以通过傅里叶变换的反变换来得到接着，就要根据过度带宽以及阻带衰减的要求，来选择窗函数，并估计窗口长度。

当被设计的滤波器过渡带宽近似等于常函数主瓣带宽时，过渡带与窗口长度称反比，及，取决于窗口形式，例如三角窗。

的参数选择参考表。

然后，就可计算滤波器的单位取样响应其中就是上面确定的窗函数。

最后，计算滤波器频率响应总结设计过程如下利用窗函数法设计低通滤波器实例窗函数旁瓣峰值幅度过度带宽阻带最小衰减湖南商学院毕业论文第页共页设计要求通带截止频率归化频率，阻带截止频率归化频率，通带最大衰减为，阻带最小衰减。

参数计算选择窗函数，根据阻带最小衰减，选择汉明窗，其过渡带宽为，由，可得，截止频率。

设计源程序见附录用仿真结果图加汉明窗时的频谱图湖南商学院毕业论文第页共页图信号滤波前的时域图和频域图图信号滤波后的时域图和频域图结论从以上仿真的结果可以看出所设计出滤波器的参数如下滤波器的通带截频，阻带截频，过渡带宽。

阻带衰减为。

从图和图的图像中可以看到输入信号是由频率，的正弦信号叠加而成，信号频域图中位于滤波器通带内的频率分量保留了下来，位于湖南商学院毕业论文第页共页滤波器阻带内的频率分量被滤除，滤波器的效果符合设计要求。

对比设计要求与所设计出滤波器的参数可知，其各项参数均满足设计指标，所设计出的滤波器即为设计所要求的滤波器。

利用频率采样法设计数字滤波器设计思想利用窗函数设计滤波器的基本思想是使设计的滤波器的单位脉冲心相应去逼近所需的，它是种时域设计方法。

然而，工程实际中更多的是给定频域的的指标，因此采用频域设计方法更为直接和方便。

而频率采样法正是从频域出发，在频域直接设计的种设计方法。

它的基本思想是把给定的理想频率响应加以等间隔取样，并以此作为实际滤波器的频率响应。

因此频率采样法设计的基本流程是确定频率特性指标对给定的理想滤波器的频率响应加以等间隔的抽样，得到，再对点进行，得到作为所设计的滤波器的单位脉冲响应，其系统函数利用频率采样设计滤波器的条件由于要求设计出的滤波器是实系数的线性相位滤波器，所以的取样值还需要满足线性相位滤波器的约束条件。

利用频率采样法设计低通滤波器实例设计要求用频率采样法设计第类线性相位低通数字滤波器，要求通带截止频率为，阻带最小衰减大于，过渡带宽度。

参数计算由过度带宽可知过度带采样点数，故总的频率采样采样点数。

源程序见附录仿真结果频率采样湖南商学院毕业论文第页共页图滤波器的频谱图滤波器的最优等波纹设计法设计思想设计实例设计要求用等波纹最佳逼近法设计低通数字滤波器，设计指标与窗函数设计相同通带截止频率为，阻带截止频率为，通带最大衰减为，阻带湖南商学院毕业论文第页共页最小衰减。

参数计算湖南商学院毕业论文第页共页湖南商学院毕业论文第页共页数字滤波器仿真介绍是环境下对动态系统进行建模仿真和分析的个软件包。

该系统的两个主要功能就是仿真与连接。

它可以处理离散与连续系统单任务与多任务离散时间系统线性与非线性系统等等，此技术已覆盖在通信信号处理控制等各个领域。

提供了图形化的用户界面，用户只需要调用现成的图形模块，并将他们适当地连接起来构成系统模型，就能够对系统进行仿真，因其是交互式的应用程序，这使得用户可以在仿真过程中，随时修改仿真参数，干预仿真过程。

它可以处理离散与连续系统线性与非线性系统单任务与多任务离散时间系统等等。

与有效的结合为用户提供给了丰富的资源，使用户能够建立仿真模型监控仿真过程分析仿真结果。

而中的信号处理模块为用户提供了两百多个数字信号处理和数学函数，从而可以利用实用的图形技术，将仿真结果以虚拟实现的形式直接地显示出来。

这优势适用于大湖南商学院毕业论文第页共页多对象，让在仿真领域的应用上了个新的台阶。

仿真步骤图仿真流程图设计数字滤波器设计要求利用个频率为的正弦波与个经过高通滤波器处理后的随机信号，两个信号叠加形成受干扰的信号，采用环境下的模块中的设计个低通滤波器，滤出频率小于等于的信号。

设计仿真实现添加模块，分别从信号库的中调用信号源为的正弦波，个噪声源经高通滤波器处理后产生个随机信号，这两个信号叠加后送入低通滤波器中，并用中的显示结果，构建如图所示的系统模型进行仿真。

建立模型窗口设置模块窗数连接各个模块添加模块设置系统仿真参数系统仿真观察仿真结果湖南商学院毕业论文第页共页图滤波器仿真系统模型修改模块参数滤波器类型为低通，设计方法选择窗函数法，阻带衰减为，所以选择凯塞窗，通带频率，阻带频率，采样频率，该低通滤波器参数设置如图所示湖南商学院毕业论文第页共页图低通滤波器参数设置图标准正弦信号源设置湖南商学院毕业论文第页共页设置仿真参数点击模型窗口选项，打开仿真参数设置对话框，设置如图所示，其中，开始时间为，停止时间为，将中的设置为，设置为，即非连续状态，以及设置为。

设置好仿真模块参数以及系统仿真参数后，进行仿真。

仿真结果分析仿真后，三个示波器的显示波形分别如图所示。

湖南商学院毕业论文第页共页图标准正弦信号源如图所示，信号源是个由模块中的产生的，的正弦信号。

叠加干扰信号后的