MATLAB design and implementation of

FIR digital filter

Abstract

With digitization of society, lack of flexibility, analog filters can not meet the needs of the community. Find a stable, fast and flexibly be mixed in the desired signal in the interference removal method, become an issue for researchers.

By comparing the digital filter and the analog filter that, the digital filter in terms of volume and weight of portability, flexibility in the use of, in terms of operation and application of results showing the advantages of high performance. Moreover, the digital filter can use a digital chip or computer software to simulate, you can change when the data changes its parameters can be changed by software filter performance, continue to work. This has a significant impact in improving business productivity and save production costs. These digital filters have the advantage of making it one of the factors important for digital signal processing part.

This article focuses on operating in the MATLAB environment, through the window function method, frequency sampling method and optimal design method, such as fluctuations in the FIR digital filter design. After Simulink simulation draw curves corresponding image, image contrast signal before and after filtering, analysis of the performance of different filters. Keywords: digital signal; digital filter; MATLAB,;Simulink

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目录

1 绪论 .................................................................. 1

1.1 选题背景 ........................................................ 1 1.2 课题意义 ........................................................ 1 1.3 国内外对本课题的研究情况 ........................................ 2 1.4 本文主要的研究内容 .............................................. 2 2 MATLAB仿真技术 ....................................................... 2

2.1 MATLAB在国内外的发展状况 ....................................... 3 2.2 MATLAB仿真简介 ................................................. 3 2.3 计算机仿真的概况 ................................................ 4

2.3.1 计算机仿真的步骤 .......................................... 4 2.3.2 计算机仿真的优点 .......................................... 4 2.3.3计算机仿真的缺点 .......................................... 5 2.4 MATLAB设计的FIR滤波器具有以下优点 ............................. 5 3 数字滤波器 ............................................................ 6

3.1 数字滤波器及其结构 .............................................. 6 3.2 FIR数字滤波器 .................................................. 7 3.3 IIR数字滤波器 .................................................. 8

3.3.1 在MATLAB中设计IIR滤波器的典型步骤如下 ................... 9 3.3.2 IIR滤波器的特点 .......................................... 9 3.4 与IIR 数字滤波器比较，FIR数字滤波器的优缺点 .................... 9

3.4.1 优点 ...................................................... 9 3.4.2 缺点 ...................................................... 9

4 FIR数字滤波器的设计方法 ............................................. 10

4.1 窗函数法 ....................................................... 10

4.1.1 用窗函数法设计FIR数字滤波器的步骤 ....................... 11 4.1.2 几种常见的窗函数 ......................................... 11 4.1.3 用窗函数法设计FIR数字滤波器的示例 ....................... 12 4.2 频率采样法 ..................................................... 14

4.2.1 用频率采样法设计FIR数字滤波器的步骤： ................... 14 4.2.2 频率采样法的一些特性 ..................................... 15 4.2.3 用频率采样法设计FIR数字滤波器的示例 ..................... 15 4.3最优等波动法 ................................................... 16

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4.4 在MATLAB上设计与实现FIR数字滤波器 ............................ 19

4.4.1 FDATool工具 ............................................. 19 4.4.2 FDATool对滤波器进行分析 ................................. 19 4.4.3 数字滤波器的实现 ......................................... 20

5 结论 ................................................................. 22 附录 ................................................................... 23 参考文献 ............................................................... 28 致谢 ................................................................... 29

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1 绪论

1.1 选题背景

由于计算机和集成电路在技术革命中不断取得成功，使得社会逐步往数字化、智能化方面发展。像人们日常生活中接触最多的视频影像、语音通话、图像信息等等，都需要经过信号处理。而在信号处理的过程中，信号经常会受到外界干扰。如何滤除干扰信号，给用户还原出清晰、真实的信号，这需要用到滤波器。

作为一种可以选择频率的装置，滤波器可以选择性通过信号中某个固定频率范围的信号，同时尽可能的衰减信号中的干扰频率。面对巨大的信号处理量，传统模拟滤波器固定硬件的应用条件显然不能满足需求，数字滤波器可以通过软件或者数字芯片在电脑上实现仿真显得更为灵活、方便和快捷。

滤波器的应用广泛多样，不同的应用方式对滤波器的性能也有不同的要求。滤波器的性能与它的设计息息相关。因此，人们越来越重视对数字滤波器的设计。

1.2 课题意义

目前，数字信号处理技术正在高速发展，它不仅是一门专业的学科，而且以不同的方式影响着其他的学科。它在不断的扩大它的应用范围，逐渐改变着我们的生活。

数字信号处理，通过用数学运算对输入序列进行傅里叶变换等各种处理，把接收到的信号转换成符合需要的形式。数字滤波器经过某些运算关系可以滤除信号中干扰频率成分或者改变信号中频率的大小和相对比例。数字滤波器已成为信号处理学科的重要组成部分。信号的接收、传输，处理和交换功能都需要用到滤波器。它对信号是否能够安全稳定和精确灵活地传输起着至关重要的作用。

数字滤波器在所有的电子应用系统中操作技术最复杂且使用频率最高。数字滤波器的优劣直接决定信号还原的质量。面对巨大的信息处理量，如何设计出一个灵活、方便好用的数字滤波器，受到越来越多人的关注。因此，本课题的内容具有深远的研究意义。

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