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1、通信工程2009级基于MATLAB的数字滤波器设计,答辩人：牟果学号：0907050224指导老师：郑勉,1,2,3,主要工作,进度计划,目 录,概 述,一 概述,1.1 课题研究背景 1.2 课题研究的目的与意义 1.3 课题研究的主要内容,1.1 课题研究背景,随着信息时代和数字化世界的到来，数字信号处理已成为当前极其重要的学科和技术领域，而在数字信号处理中，起着重要作用并已得到广泛应用的是数字滤波器（Digital Filter，简称DF），它是数字信号处理的基础，可用于消除干扰和除去不需要的背景噪声等等。 MATLAB软件在许多研究领域中都有广泛的应用，它的频谱分析和滤波器分析设计功能
2、很强，可以大大简化计算量，使数字信号处理变得十分简捷，从而提高了设计效率。,1.2 课题研究目的与意义,本毕业设计的主要目的是学习采用MATLAB仿真软件设计滤波器对信号的检测与解调进行研究和分析的方法。在设计过程中能综合运用所学的知识内容，学习并能应用MATLAB仿真软件对信号检测与解调进行仿真模拟，对数字滤波器的原理以及应用有较深的了解。另外在设计过程中，可以使我学会调查研究，收集处理资料，根据具体要求和设计规范选择并确定设计方案，利用标准图表和手册完成设计任务，培养综合运用已经掌握的知识解决一般设计问题的能力。进一步提高合理安排时间，设计计算、绘图、以及使用计算机的技能。同时对语音通信和
3、图像处理行业的有关政策方针、技术规范有了一定的了解，在计算绘图、设计说明等方面得到训练，为今后从事程序设计工作奠定了基础。,1.3 课题研究的主要内容,在MATLAB环境下无限脉冲响应（IIR）数字滤波器的设计方法及实现方法。 在MATLAB环境下有限脉冲响应（FIR）数字滤波器的设计方法及实现方法。,二、主要工作,2.1 数字滤波器原理与结构,h(n),x(n) y(n),数字滤波器的原理是：输入输出均为离散的数字信号，借助于一定的数值计算方法和数字器件对输入信号进行处理，改变输入信号的频谱或波形，从而达到保留信号中的有用成分，去除冗余成分的目的。数字滤波器的结构如图2-1所示。 图2-1数
4、字滤波器结构 其时域输入输出关系为： 两边同时作傅里叶变换可得频域表达式：,Y(jw)=X(jw)H(jw),2.2 IIR数字滤波器设计,IIR数字滤波器的特点设计IIR的MATLAB函数 巴特沃斯型 切比雪夫型 椭圆型,IIR数字滤波器的特点,1、封闭函数IIR数字滤波器的系统函数可以写成封闭函数的形式。2、IIR数字滤波器采用递归型结构IIR数字滤波器采用递归型结构，即结构上带有反馈环路。IIR滤波器运算结构通常由延时、乘以系数和相加等基本运算组成，可以组合成直接型、正准型、级联型、并联型四种结构形式，都具有反馈回路。3、借助成熟的模拟滤波器的成果IIR数字滤波器在设计上可以借助成熟的模
5、拟滤波器的成果，如巴特沃斯、契比雪夫和椭圆滤波器等，有现成的设计数据或图表可查，其设计工作量比较小，对计算工具的要求不高。在设计一个IIR数字滤波器时，我们根据指标先写出模拟滤波器的公式，然后通过一定的变换，将模拟滤波器的公式转换成数字滤波器的公式。,设计IIR的MATLAB函数,巴特沃斯型数字滤波器N,Wn=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs)b,a=butter(N,Wn)b,a=butter(n,Wn,ftype),切比雪夫型数字滤波器,N,Wn=cheb1ord（Wp,Ws,Rp,Rs）N,Wn=cheb2ord(Wp,Ws,Rp,Rs)b,a=cheby1(N,Rp,Wn)b,a
6、=cheby1(N,Rp,Wn,fytpe)b,a=cheby2(N,Rp,Wn)b,a=cheby2(N,Rp,Wn,fytpe),N,Wn=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs)b,a=ellip(n,Rp,Rs,Wn)b,a=ellip(n,Rp,Rs,Wn,fytpe),椭圆型数字滤波器,2.3 FIR数字滤波器设计,FIR数字滤波器的特点窗函数简介,FIR数字滤波器的特点,1、稳定FIR滤波器的系统函数H(z)为：其中，N是FIR滤波器单位脉冲响应h(n)的长度。,2、线性相位FIR滤波器的传输函数为：其中，Hg ()称为幅度特性，()称为相位特性。,线性相位有两类：第一类线性相位满足()=-（为常数），条件是h(n)是实序列且对(N-1)/2偶对称，即h(n)=h(N-n-1)；第二类线性相位满足()=0-（0是起始相位），条件是h(n)是实序列且对(N-1)/2奇对称，即h(n)=-h(N-n-1)。,H(z)是z-1的(N-1)次多项式，因此它在z平面上有(N-1)个零点，而原点z=0是它的(N-1)阶重极点，所以，H(z)永远稳定。,窗函数简介,主要介绍了矩形窗、三角形窗、汉宁窗、海明窗和布莱克曼五种窗函数。各窗函数的基本参数如表2-1所示。表2-1 各种窗函数的基本参数,三 进度计划,THANK YOU!,
