1、 基于 Matlab 的 FIR 滤波器设计 摘 要 介绍了利用 MATLAB 信号处理工具箱进 FIR 滤波器设计的三种方法：窗函数法、频 率采样法和最优化设计， 给出了详细的设计步骤， 并将设计的滤波器应用到一个混和正 弦波信号，以验证滤波器的性能。 关键词：MATLAB，数字滤波器，有限冲激响应，窗函数，仿真 The FIR filter design based on MATLAB Abstract Introduced into the signal processing toolbox using MATLAB FIR filter design in three ways: Wi
2、ndow function method, frequency sampling method and the most optimal design, detailed design steps are given, and the design of the filter is applied to a sine wave mixing signal, to verify the filter performance. Key Words: MATLAB, digital filter, finite impulse response, the window function, simul
3、ation 目目 录录 1 绪论 1 1.1 数字滤波器的研究背景和意义 . 1 1.2 数字滤波器的应用及现状 . 1 1.3 数字滤波器的设计方法 . 1 2 数字滤波器的结构 3 2.1 直接型 . 3 2.2 级联型 . 3 2.3 频率取样型 . 4 3 FIR 滤波器 . 9 3.1 FIR 滤波器的基本概念 9 3.2 FIR 滤波器的特点 9 3.3 FIR 滤波器的种类 10 3.3.1 数字集成电路 FIR 滤波器 . 10 3.3.2 DSP 芯片 FIR 滤波器 . 10 3.3.3 可编程 FIR 滤波器 10 4 FIR 数字滤波器设计 . 11 4.1 窗函数法
4、. 11 4.1.1 矩形窗 11 4.1.2 海宁(Hanning)窗与汉明(Hamming)窗 . 12 4.1.3 布来克曼窗(Blackman) . 12 4.1.4 凯泽窗(Kaiser) . 13 4.1.5 窗函数法设计步骤及举例 14 4.2 频率采样法 . 18 4.2.1 基本思想 19 4.2.2 约束条件 19 4.2.3 设计误差 20 4.3 最优化设计 . 21 4.3.1 等波纹切比雪夫逼近准则 23 4.3.2 仿真函数 24 5 结果分析 25 5.1 窗函数法仿真结果 . 25 5.2 频率采样法 . 25 5.3 最优化设计 . 27 结 论 29 致
5、谢 错误错误!未定义书签。未定义书签。 参考资料 31 附 录 32 附录 A 32 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
6、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 数字滤波器的应用及现状 数字滤波器精确度高、使用灵活、可靠性高，具有模拟设备所没有的许多优点，已 广泛应用于各个学科技术领域，例如数字电视、语音、通信、雷达、声纳、遥感、图像、 生物医学以及许多工程应用领域。随着信息时代数字时代的到来，数字滤波技术已经成 为一门极其重要的学科和技术领域。以往的滤波器大多采用模拟电路技术，但是，模拟 电路技术存在很多难以解决的问题，例如，模拟
