论文总字数：20221字

摘 要

数字滤波器是指有限脉冲响应数字滤波器。在数字信号处理的过程里面，经常会混有一些复杂的成分，所以如果想要处理分析妥当，很多都是基于滤波器进行的，所以数字滤波器在研究数字型信号处理领域中的应用是非常广泛的以及是一种基础性滤波器，FIR数字滤波器具有有限长的脉冲采样相应特性，比较稳定。

本文从基本理论出发，采用了Matlab软件对FIR数字滤波器进行仿真设计，采用了多种设计方法进行结论比较。设计主要采用的是窗函数法、频率采样法来设计FIR数字滤波器。由仿真结果得出相应的幅频特性曲线，分析不同滤波器的滤波效果。

在信息传输领域、模式识别领域等等，FIR数字滤波器都具有举足轻重的作用。

关键词：FIR数字滤波器；窗函数法；Matlab软件；数字信号

Realization of FIR Digital Filter Matlab

Abstract

Digital filter refers to Finite Impulse Response digital filter.In the process of digital signal processing,there are often some complicated components mixed,so if you want to process and analyze properly,many are based on filters, Therefore, the application of digital filters in the research of digital signal processing is very extensive and is a basic filter, The FIR digital filter has the characteristics of limited pulse sampling and is relatively stable.

Starting from the basic theory, this paper adopts Matlab software to simulate and design FIR digital filters, and adopts various design methods to compare the conclusions. The design mainly adopts the window function method and frequency sampling method to design FIR digital filter. The corresponding amplitude-frequency characteristic curves are obtained from the simulation results, and the filtering effects of different filters are analyzed.

In the fields of information transmission and pattern recognition, FIR digital filters play an important role.

Keywords：FIR Digital Filter , Window Function Method , Matlab Software , Digital Signal

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 本文研究的背景意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 本文研究的内容及安排 2

第二章 数字滤波器和Matlab的基本理论 3

2.1 数字滤波器基本理论 3

2.1.1 数字滤波类器的分类 3

2.1.2 数字滤波器的技术指标 4

2.2 FIR数字滤波器 5

2.3 FIR数字滤波器的结构 5

2.3.1 直接型 5

2.4 FIR滤波器的设计方法 6

2.4.1 窗函数法的基本原理 7

2.4.2 频率取样法的基本原理 8

第三章 Matlab概述 10

3.1 Matlab的由来 10

3.2 Matlab的工作原理 10

第四章 FIR数字滤波器Matlab的实现 11

4.1 窗函数法Matlab的实现 11

4.1.1 窗函数法Matlab实现的步骤流程 11

4.1.2 窗函数法设计结果及分析 11

4.2 频率取样法Matlab的实现 13

4.2.1 频率取样法Matlab实现的步骤流程 14

4.2.2 频率取样法设计结果及分析 14

4.3窗函数法加噪声处理 16

第五章 结 论 19

5.1 本文的总结 19

5.2 对课题的展望 19

致 谢 20

参考文献(References) 21

附 录 22

第一章 绪 论

1.1 本文研究的背景意义

在当今现代，现在的人们是身处一个高速发展的信息社会，全世界对于信息的获取和交流的需求都在逐步增高，所以世界各地的信息处理技术方面以及实际应用技术在人们需要的背景之下，得到了飞速发展。这其中有一项技术是值得提出来说明的，数字信号处理技术，这是一种利用计算机的技术。本文主要介绍的DSP技术，它的工作原理是在准备好工作情况的条件下，采用的是数值计算的理念，通过计算结果，对处理好的信号进行采样、变换、综合等后续加工处理，一层一层的工作结果后，最终实现提取信息的目的，这个目的是为了更加利于在应用中。因为它的工作方便，所以现在的很多工程技术都会提到它，用到数字信号处理DSP技术。

数字信号的发展历程中，运用广泛而促使了它自己本身的快速发展，使得它在许多的应用领域已经开始慢慢的逐步代替了很多传统形式的模拟信号处理系统，就比如说在通讯、电力系统、自动检测、语音、各种交通运输工具等、机器人、雷达、声纳、遥感等领域。滤波器作为基础的研究手段之一在处理信号方面，被广泛的应用在社会生活的很多方面。设计FIR数字滤波器本文中将会利用Matlab软件来进行，这是因为Matlab软件在设计的过程中不仅可以调整设计参数，还可以最大可能的实现滤波器设计的最优化。设计方便简单，快速有效，是研究的最好途径之一。

1.2 国内外研究现状

大概是从21世纪60年代开始，技术的发展、材料的丰富、还有各种工艺的出现，在这样的社会中滤波器逐渐得到了人们的重视，获得了一个全新的发展平台，滤波器的发展目标是为了可以形成低功耗、多功能、稳定可靠、体积小、高精度等特点优势。滤波器的特点优势最主要集中体现在多功能、稳定可靠、体积小、高精方面，这几个特点是70年代的时候主攻的方向，象征着数字滤波器的发展前进方向，由于这一些发展的原因，慢慢在70年代初期的时候开始有了数字滤波器、无源和有源滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器。到了70年代后期，上述的几种滤波器的技术已经接近成熟开始有了单片机技术和集成电路技术，而且在各个领域都获得了可观的应用^[3]。90年代开始一直到今时今日，我们主要是致力于在各类产品的开发和研制过程中，能够更好的将各种滤波器应用到其中。当然，针对于滤波器本身的研究也是一直在进行的过程。

到今日为止，DSP应用还在继续被人们研究，比较典型的就是国内外许多的院校和科研机构，这些代表的院校和机构中比较突出的有：Denmark大学的研究小组，他们正在从事FPGA实现数字滤波器的研究。还有加州大学洛杉矶分校的研究小组，他们研究的重点则是应用运行时的重构技术，这样的重构技术在完成视频图像压缩以及打包发送压缩文件的操作中有了非常可观的成绩。不仅如此加州大学研究小组还在进行有关Mojave项目的开发工作，他们希望可以通过研究最后能够用研究的重构技术来实现自动目标识别应用。

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