《电子信息科学与技术毕业论文2.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子信息科学与技术毕业论文2.doc（13页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、菏泽学院Heze University本科生毕业设计（论文）题目基于MATLAB的IIR数字滤波器设计方法比较及应用 姓名 邢佳佳 学号 200808056 系 别 物理系 专业 电子信息科学与技术 指导教师 孙红艳 职称 讲师 2012年 5月 10 日菏泽学院教务处制 目 录摘要1关键词1Abstract1Keywords1引言21. 数字滤波器的简单介绍21.1 数字滤波器的发展概况21.2 数字滤波器的工作原理31.3 数字滤波器设计指标41.4 IIR数字滤波器的结构及特点42. Matlab的功能及应用52.1 Matlab简单介绍52.2 Matlab的主要应用52.3 FDAT
2、ool的介绍53IIR数字滤波器基于Matlab的实现63.1 IIR数字滤波器设计的方法简介63.11 IIR数字滤波器经典设计方法及实例63.12 IIR数字滤波器完全设计函数及实例73.13 IIR数字滤波器直接设计方法及实例83.2 IIR数字滤波器设计方法比较分析93.3 IIR数字滤波器应用64.结论12参考文献12致谢12基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计方法比较及应用电子信息科学与技术专业 邢佳佳指导老师 孙红艳摘要：目前数字滤波器的设计有许多现成的高级程序，但他们都存在设计效率低、计算量大、滤波器性能调整困难的缺点，从而影响了他们的应用。本文介绍了IIR数字滤波器的几种
3、设计方法，并使用Matlab程序语言和利用信号处理工具箱的FDATool工具对IIR数字滤波器进行了设计，得出了相应的频谱图像，最后利用Matlab环境下的仿真软件Simulink对所设计的滤波器进行模拟仿真。发现Matlab为滤波器的设计提供了 一个直观、高效、便捷的工具，尤其是Matlab工具箱是各个领域的研究人员可以直观方便地进行科学研究与工程应用。关键词：数字滤波器;MATLAB;IIR;Use MATLAB to Design and Simulate the higher-order bandpass filter Student majoring in Science and T
4、echnology of Electronic InformationXingJiajiaTotur SunHongyanAbstract:At present the design of digital filters have many ready-made advanced procedures, but they present which the design efficiency is low, do not have the visual graphics, computing capacity, difficult to adjust filter performance sh
5、ortcomings of their application. This article describes several filter design methods, the use of Matlab programming language and use of signal processing toolbox FDATool tools IIR and the corresponding spectral images, Finally Matlab Simulink simulation software environment designed filter on the s
6、imulation. Matlab for the filter design provides an intuitive, efficient and convenient tool, especially Matlab toolbox is a researcher in various fields of scientific research can be intuitively easy and applications in engineering. Keyword:digital filter;MATLAB;IIR;引言 随着通信与信息技术的发展，数字信号处理显得越来越重要，在数
7、字信号处理中期重要作用并获得广泛应用的是数字滤波器。数字滤波器可以理解为是一个计算程序或算法，将代表输入信号的数字时间序列转化为代表输出信号的数字时间序列，并在转化过程中，使信号按预定的形式变化。按照数字滤波器的特性，它可以被分为线性非线性，因果非因果，无限脉冲响应（IIR，Infinite Impulse Response）与有限脉冲响应(FIR,Finite Impulse Response)等。 IIR数字滤波器具有无限宽的冲激响应，与模拟滤波器相匹配。所以IIR滤波器的设计可以采取在模拟滤波器设计的基础上进一步变换的方法。FIR数字滤波器的单位脉冲响应是有限长序列。它的设计问题实质上是
8、确定能满足所要求的转移序列或脉冲响应的常数问题，设计方法主要有窗函数法、频率采样法和等波纹最佳逼近法等。在对滤波器实际设计时，整个过程的运算量是很大的。当滤波器阶数比较高时，计算量比较大，设计过程中改变参数或滤波器类型时都要重新计。设计完成后对已设计的滤波器的频率响应要进行校核，要得到幅频相频响应特性，运算量也是很大的。Matlab（Matrix Laboratory）软件信号处理工具箱的推出，使Matlab已经成为信息处理，别是数字信号处理（DPS）应用分析和设计的主要工具，就Matlab信号处理中的滤波器而言，在很大程度上能快速有效地实现滤波器的分析，设计和仿真，大大节约了设计时间，先对传
9、统设计而言简化了滤波器的设计难度。1.数字滤波器的简单介绍11.1数字滤波器发展概况数字滤波是数字信号处理的一部分。数字信号处理学科的一项重大进展是关于数字滤波器设计方向的研究。关于数字滤波器，早在40年代末期，就有人讨论过他的可能性问题，直到60年代中期，才开始形成关于数字滤波器的一整套完整的正规理论。在这一时期，提出了各种各样的数字滤波器结构，有的以运算误差最小为特点，有的则以运算速度高见长，而有的则二者兼而有之：出现了数字滤波器的各种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，统一了数字滤波器的基本概念和理论。数字滤波器的一个重要发展是对有限冲激响应（FIR）和无限冲激响
10、应（IIR）关系的认识转化。在初期，一般认为IIR滤波器比FIR滤波器具有更高的运算效率，因而明显地趋向于前者，但当人们提出用快速傅利叶变换（FFT）实现卷积运算的概念之后，发现高阶FIR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FIR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。然而，这些均属数字滤波器的早期研究，早期的数字滤波器尽管在语音、声纳、地震和医学的信号处理中曾经发挥过作用，但由于当时计算机主机的价格很昂贵，严重阻碍了专用数字滤波器的发展。70年代科学技术蓬勃发展，数字信号处理开始与大规模和
11、超大规模集成电路技术、微处理器技术、高速数字算术单元、双极性高密度半导体存储器、电荷转移器件等新技术、新工艺结合了起来，并且引进了计算机辅助设计方法，它是数字滤波器的设计仅仅是对相应模拟滤波器的逼近。一般说来，通过对模拟滤波器函数的变换来设计数字滤波器，很难达到逼近任意频率响应或冲击响应，而采用计算机辅助设计则有可能实现频域与时域的最佳逼近，或频域时域联合最佳逼近。这样，数字滤波器的分析与设计其内容也更加丰富起来：各种新的数字处理系统，也都能用专用数字硬件加以实现。数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术，数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。数字信号处理主要是研究用数字或符
12、号的序列来表示信号波形，并用数字的方式去处理这些序列，把它们改变成在某种意义上更为有希望的形式，以便估计信号的特征参量，或削弱信号中的多余分量和增强信号中的有用分量。具体来说，凡是用数字方式对各种信号实现采集、滤波、变换、调制、解调、均衡、增强、压缩、估值、识别、建模和频谱分析等功能，都可纳入数字信号处理领域。与模拟信号处理相比，数字信号处理有精确度高、可靠性强、灵活性好、便于大规模集成、可以采用时分复用等特点。1.2数字滤波器的工作原理 数字滤波器是一个离散时间系统，输入x(n)是一个离散时间序列，输出y(n)也是一个离散时间序列。如数字滤波器的系统函数H(z)，其脉冲响应为h(n)，则在时
13、间域内存在下列的关系 y(n)=x(n)Vh(n)在z域内，输入和输出存在下列关系 Y(z)=X(z)H(z)式中，X(z)、Y(z)分别为输入x(n)和输出y(n)的z变换。同样在频率域内，输入和输出存在下列关系 Y(jw)=X(jw)H(jw)式中，H(jw)为数字滤波器的频率频率特性；X(jw)和H(jw)分别为x(n)和y(n)的频谱。w为数字角频率，单位rad/s. 数字滤波器的基本工作原理是利用离散系统特性对系统输入信号进行加工和变换，改变输入序列的频谱或信号波形，让有用频率的信号分量通过，抑制无用的信号分量输出。通常设计H(jw)在某些频段的响应值为1，在某些频段的响应为0。X(
14、jw)和H(jw)的乘积在频率响应为1的那些频段的值仍为X(jw)，即在这些频段的振动可以无阻碍地通过滤波器，这些频带为通带。X(jw) 和H(jw)的乘积在频率响应为0的那些频段的值不管X(jw)大小如何均为零，即在这些频段里的振动不能通过滤波器，这些频带称为阻带。1.3 数字滤波器设计指标 一个理想的滤波器，要求所在通频带内幅频响应是一个常数，相位频率响应为零或是频率的线性函数。但一个实际的滤波器是不可能得到上述幅频和相频响应。以低通滤波器为例频率响应有通带、过渡带及阻带三个范围。用来说明滤波器性能的技术指标主要有：中心频率；带宽；通带衰减；阻带衰减。1.4 IIR数字滤波器的结构及特点2
15、 一个IIR滤波器的系统函数为： （1）其中，an、bm是滤波器的系数，同时=1。如果an0 则上式所表示的滤波器器的阶数是N阶。IIR滤波器的差分方程表示为： （2）IIR数字滤波器的特点：(1) 单位冲激响应h(n)是无限长的。(2) 系统传递函数和H(z)在有限z平面上有极点存在。(3) 结构上存在着输出到输入的反馈，也就是结构上是递归型的。IIR数字滤波器在设计上可以借助成熟的模拟滤波器的成果，如巴特沃斯、契比雪夫等，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，可以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
16、公式转换成数字滤波器的公式。在工程应用中，通过四种结构来实现IIR滤波器：直接I型、直接II型、级联型和并联型。2. Matlab的功能及应用32.1 Matlab简单介绍 MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
17、MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）之意。除具备卓越的数值计算能力外，它还提供了专业水平的符号计算，文字处理，可视化建模仿真和实时控制等功能。 当前流行的MATLAB 5.3/Simulink 3.0包括拥有数百个内部函数的主包和三十几种工具包(Toolbox)。工具包又可以分为功能性工具包和学科工具包。功能工具包用来扩充MATLAB的符号计算，可视化建模仿真,文字处理及实时控制等功能。学科工具包是专业性比较强的工具包，控制工具包，信号处理工具包，通信工
18、具包等都属于此类。2.2 Matlab的主要应用 MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用 MATLAB 函数集）扩展了 MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。具体可分为以下几类： （1）数值分析 （2）数值和符号计算 （3）工程与科学绘图 （4）控制系统的设计与仿真 （5）数字图像处理技术 （6）通讯系统设计与仿真 （7）应用程序开发 （8）财务与金融工程。2.3 FDATool的介绍4 FDATool（Filter Design & Analysis Too
19、l）是MATLAB信号处理工具箱里专用的滤波器设计分析工具，MATLAB6.0以上的版本还专门增加了滤波器设计工具箱（Filter Design Toolbox）。FDATool可以设计几乎所有的基本的常规滤波器，包括FIR和IIR的各种设计方法。它操作简单，方便灵活。FDATool界面总共分两大部分，一部分是Design Filter，在界面的下半部，用来设置滤波器的设计参数，另一部分则是特性区，在界面的上半部分，用来显示滤波器的各种特性。Design Filter部分主要分为： Filter Type（滤波器类型）选项，包括Lowpass（低通）、Highpass（高通）、Bandpass
20、（带通）、Bandstop（带阻）和特殊的FIR滤波器。 Design Method（设计方法）选项，包括IIR滤波器的Butterworth（巴特沃思）法、Chebyshev Type I（切比雪夫I型）法、 Chebyshev Type II（切比雪夫II型） 法、Elliptic（椭圆滤波器）法和FIR滤波器的Equiripple法、Least-Squares（最小乘方）法、Window（窗函数）法。Filter Order（滤波器阶数）选项，定义滤波器的阶数，包括Specify Order（指定阶数）和Minimum Order（最小阶数）。在Specify Order中填入所要设计的
21、滤波器的阶数（N阶滤波器，Specify OrderN-1），如果选择Minimum Order则MATLAB根据所选择的滤波器类型自动使用最小阶数。Frenquency Specifications选项，可以详细定义频带的各参数，包括采样频率Fs和频带的截止频率。它的具体选项由Filter Type选项和Design Method选项决定，例如Bandpass（带通）滤波器需要定义Fstop1（下阻带截止频率）、Fpass1（通带下限截止频率）、Fpass2（通带上限截止频率）、Fstop2（上阻带截止频率），而Lowpass（低通）滤波器只需要定义Fstop1、Fpass1。采用窗函数设计
22、滤波器时，由于过渡带是由窗函数的类型和阶数所决定的，所以只需要定义通带截止频率，而不必定义阻带参数。Magnitude Specifications选项，可以定义幅值衰减的情况。例如设计带通滤波器时，可以定义Wstop1（频率Fstop1处的幅值衰减）、Wpass（通带范围内的幅值衰减）、Wstop2（频率Fstop2处的幅值衰减）。当采用窗函数设计时，通带截止频率处的幅值衰减固定为6db，所以不必定义。 Window Specifications选项，当选取采用窗函数设计时，该选项可定义，它包含了各种窗函数。 3 数字滤波器基于Matlab的实现3.1 IIR数字滤波器设计的方法简介IIR滤
23、波器常用的设计方法是利用模拟滤波器来进行设计，可以分以下三步。 确定所需滤波器的技术指标。 设计一个H(z)，使其尽可能的逼近所需的技术指标。 实现设计的H（z）。Matlab信号处理工具箱中提供了几种模拟滤波器原型产生函数，例如Bessel低通滤波器原型、Butterworth滤波器原型、Chebyshev滤波器原型、椭圆滤波器原型等。除此之外，还有将模拟滤波器转换为低通、高通、带通、带阻滤波器的转换函数，及将模拟滤波器转换为数字滤波器的冲击响应不变法和双线性变换法。这些都给IIR滤波器的设计带来了极大的方便。3.1 IIR滤波器的设计方法5表1中列举出了IIR滤波器设计方法与可用MATLA
24、B函数。表1 IIR滤波器设计方法与可用函数设计方法方法描述函数调用经典设计方法利用满足性能的连续域内一个低通模拟滤波器原型的零点和极点，从而通过频域变换和滤波器离散化得到一个数字滤波器完全设计函数：beslf、butter、cheby1、cheby2、ellipOrder评估函数：Buttord、cheblord、cheb2ord、ellipord低通模拟滤波器原型函数：Besselap、buttap、cheb1ap、cheb2ap、ellipap频率变换函数：lp2bp、lp2bs、lp2hp、lp2lp滤波器离散化函数：bilinear、impinvar直接设计法直接设计数字滤波器在离散
25、时域内用最小二乘法逼近给定的幅频响应yulewalk3.1.1IIR数字滤波器经典设计法及实例IIR数字滤波器经典设计法的一般步骤为：(1)根据给定的性能指标和方法不同，首先对设计性能指标中的频率指标，如数字边界频率进行变换，转换后的模拟频率指标作为模拟滤波器原型设计的性能指标。(2)估计模拟滤波器最小阶数和截止频率，利用MATLAB工具函数buttord、cheb1ord、cheb2ord、ellipord等。(3)设计模拟低通滤波器原型。利用MATLAB工具函数buttap、cheb1ap、cheb2ap、ellipord等。(4)由模拟原型低通滤波器经频率变换获得模拟滤波器（低通、高通、
26、带通、带阻等），利用MATLAB工具函数lp2lp、lp2hp、lp2bp、lp2bs。(5)将模拟滤波器离散化获得IIR数字滤波器，利用MATLAB工具函数bilinear或impinvar。注意：设计IIR滤波器时，给出的性能指标通常分数字指标和模拟指标两种。数字性能指标给出通带截止频率wp，阻带起始频率ws，通带波纹Rp，阻带衰减Rs等。数字频率wp和ws的取值范围为0，单位弧度。而MATLAB工具函数常采用归一化频率，wp和ws的取值范围为01，对应于0，此时需进行转换。设计性能指标的转换应根据不同设计方法进行不同处理。设计实例： 用脉冲响应不变法设计Butterworth低通数字滤波
27、器，要求通带频率W在0至0.2范围内，通带波纹小于1dB,阻带在0.3到范围内，幅度衰减大于15dB，采样周期T=0.01s。假设一个信号x(t)=sin(2f1t)+0.5cos(2f2t),其中f1=5Hz,f2=30Hz。试将原信号与经过滤波器的输出信号进行比较。Matlab程序设计如下：wp=0.2*pi;ws=0.3*pi;Rp=1;%通带波纹Rs=15;%阻带衰减T=0.01s;Nn=128;%采样间隔Wp=wp/T;Ws=ws/T;%得到模拟滤波器的频率-采用脉冲响应不变法的频率转换形式N,Wn=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs,s);%滤波器阶数选择z,p,k=butta
28、p(N);%设计低通原型数字滤波器Bap,Aap=zp2tf(z,p,k); %零点极点增益形式转换为传递函数形式b,a=lp2lp(Bap,Aap,Wn); %低通滤波器频率转换bz,az=impinvar(b,a,1/T);%脉冲响应不变法设计数字滤波器传递函数figure(1)H,f=freqz(bz,az,Nn,1/T); %输出幅频响应和相频响应subplot(2,1,1),plot(f,20*log10abs(H);xlabel(频率/Hz);ylabel(振幅/dB);grid on;subplot(2,1,2),plot(f,180/pi*unwrap(angle(H);xla
29、bel(频率/Hz);ylabel(相位/o);grid on;figure(2)f1=5;f2=30;%输入信号含有的频率N=100; %数据点数n=0:N-1;t=n*T; %时间序列x(t)=sin(2*pi*f1*t)+0.5cos(2*pi*f2*t); %输入信号subplot(2,1,1),plot(t,x),title(输入信号);y=filtfilt(bz,bz,x); %对信号进行滤波subplot(2,1,2),plot(t,y),title(输出信号)，xlabel(时间/s)程序运行结果如图1和图2所示。该例所要求的通带频率为00.2，而该滤波器的采样间隔为0.01s
30、，采样频率为100Hz,即2对应于100Hz,则0.2对应于10 Hz，即该滤波器的通带范围为010 Hz。观看图1上图，其通范围最大衰减小于1dB,与该分析一致。题意要求阻带在0.3,幅度衰减大于15dB。其中0.3对应于15Hz，幅度衰减大于15dB。完全符合滤波器设计的要求。图 3脉冲响应不变法实现的带通滤波器3.1.2IIR数字滤波器完全设计函数及实例IIR数字滤波器经典设计法需多次调用MATLAB信号处理工具箱中的基本工具函数。实际上，MATLAB信号处理工具箱提供了IIR数字滤波器设计的完全工具函数，用户只需调用这些工具函数即可一次性完成设计，而不需要调用那些基本工具函数分步实现，
31、大大简化了滤波器的设计过程。而MATLAB工具函数常采用归一化频率，wp和ws的取值范围为01，对应于0。在应用MATLAB工具函数设计数字滤波器时应注意。数字IIR的完全设计函数有：b,a=butter(n,wn,ftype)z,p,k=butter(n,wn,ftype)b,a=cheby1(n,Rp,wn,ftype)z,p,k=cheby1(n,Rp,wn,ftype)b,a=cheby2(n,Rs,wn,ftype)z,p,k=cheby2(n,Rs,wn,ftype)b,a=ellip(n,Rp,Rs,wn,ftype)z,p,k=ellip(n,Rp,Rs,wn,ftype)在上
32、面的调用式方式中，n为滤波器的阶数，wn为滤波器的截止频率，取值为01。需根据采样频率Fs来定，如滤波器的截止频率为Fc(Hz),则wn的计算公式为wn=2*Fc/Fs，这样就转换为01的归一化频率。其中wp,ws等边界频率都要根据此公式进行转换。ftype滤波器的类型为：high为高通滤波器，截止频率为wn.stop为带阻滤波器，截止频率为wn=w1,w2(w1Fs=1000; %采样频率wp=300*2/Fs;ws=200*2/Fs; %根据采样频率将滤波器边界频率进行转换Rp=1;%通带波纹Rs=20;%阻带衰减Nn=128;%显示滤波器频率特性的数据长度N,Wn=buttord(Wp,
33、Ws,Rp,Rs);%求得数字滤波器的最小阶数和截止频率b,a=butter(N,Wn, high);%设计Butterworth高通数字滤波器H,f=freqz(b,a,Nn,Fs);figure(1);用Nn点绘出频率特性subplot(2,1,1),plot(f,20*log10abs(H);xlabel(频率/Hz);ylabel(振幅/dB);grid on;subplot(2,1,2),plot(f,180/pi*unwrap(angle(H);xlabel(频率/Hz);ylabel(相位/o);grid on;f1=10;f2=400;%输入信号含有的频率n=0:127;dt=
34、1/Fs;t=n*dt; %时间序列x(t)=sin(2*pi*f1*t)+0.5cos(2*pi*f2*t); %输入信号figure(2);subplot(2,1,1),plot(t,x),title(输入信号);y=filter(b,a,x); %对信号进行滤波subplot(2,1,2),plot(t,y),title(输出信号)，xlabel(时间/s)程序输出结果为图3和图4。由图3上图可以看到所设计滤波器在大于300Hz为通带，其衰减均小于1dB；小于200Hz为阻带，其衰减大于20dB，完全符合设计要求，但相频特性是非线性的（图3下图）。由图4可以看出，当滤波器输入10Hz和4
35、00Hz两种信号后，滤波器滤除了10Hz的信号，使得400Hz的信号通过了滤波器，起到了滤波的效果。3.1.3IIR数字滤波器直接设计方法及实例IIR数字滤波器经典设计法只限于几种标准的低通、高通、带通、带阻滤波器，而对于任意形式或多频带的滤波器的设计是无能为力的。如果所设计的IIR滤波器幅频特性比较复杂，可采用最小二乘法拟合给定幅频响应。使设计的滤波器幅频特性逼近期望的频率特性，这种方法称为IIR滤波器的多次调用MATLAB信号处理工具箱中的基本工具函数。实际上，MATLAB信号处理工具箱提供了IIR数字滤波器设计的完全工具函数，用户只需调用这些工具函数即可一次性完成设计，而不需要调用那些基
36、本工具函数分步实现，大大简化了滤波器的设计过程。而MATLAB工具函数常采用归一化频率，wp和ws的取值范围为01，对应于0。在应用MATLAB工具函数设计数字滤波器时应注意。数字IIR的完全设计函数有：4.6.利用FDATool设计高阶带通滤波器8本例中，首先在Filter Type中选择Bandpass(带通滤波器)；在Design Method选项中选择FIR，接着在相邻的右则选项中选择Chebyshev I(切比雪夫I型)；指定Filter Order项中的Specify Order=95；由于采用的是切比雪夫设计，不必在Options中选择；然后在Frequency Specific
37、ations中选择Unit为Hz，给出采样频率Fs=48000，通带Fc1=8400和Fc2=13200；最后在Magnitude Specifications为默认值。设置完成后点击Design Filter即可得到所设计的FIR滤波器。通过菜单选项Analysis可以在特性区看到所设计的幅频响应、相频响应、冲击响应等特性。 图 5幅频响应 图6相频响应 图7冲击响应5.Simulink对滤波器的仿真与分析5.1 Simulink仿真通过调用Simulink中的功能模块，可以构成数字滤波器的仿真框图。在仿真过程中，双击各功能模块，随时改变参数，获得不同状态下的仿真结果。例如原始信号x(t)=
38、2sin(0.05wt)+w(t)，w(t)为随机信号，幅值为0.2，通过一传递函数为H(z)=0.15/(1-0.8z-1)的滤波器可得到如图的仿真结果。其中仿真过程中可导入FDATool所设计的滤波器文件。 图 8 Simulink仿真图 图9 原始信号波形 图10 滤波后信号波形5.2仿真分析 比较5中(b)和(c)的波形可知，输入的原始信号经过滤波器滤波后，(b)中波形的毛刺部分(即干扰噪声)被滤除，输出的信号更接近正弦波，如(c)中所示波形。由此说明，传递函数为H(z)=0.15/(1-0.8z-1)的滤波器的设计是恰当的。6.结论 利用 Matlab 的强大运算功能，基于Matla
39、b信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）的数字滤波器设计法可以快速有效地设计由软件组成的常规数字滤波器，设计方便、快捷，大大减轻了工作量。在设计过程中可以对比滤波器特性，随时更改参数，以达到滤波器设计的最优化。利用Matlab在数字滤波器的模拟仿真中有着广泛的应用前景。参考文献1 王华奎.数字信号处理及应用M.高等教育出版社.2009：2-52 董霖.MATLAB使用详解M.科学出版社.2008：33 陈阳全.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用M.清华大学出版社.2002：2654 王彬,于丹等.MATLAB数字信号处理M.机械工业出版社.5
40、陈怀琛.MATLAB及在电子信息课程中的应用M.电子工业出版社.2003:302 6 丁磊，潘贞存等.基于Matlab信号处理工具箱的数字滤波器设计与仿真J.继电器，2003年，第31卷：48.7 王薇，张明敏.基于MATLAB的FIR数字滤波器典型设计J.火力与指挥控制.2009年，第34卷:33.8 黄华.基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计J.中国科技信息.2010.第17卷:17.9 蔡建平，黄晓红等.基于频率采样法的线性相位滤波器设计及Matlab仿真J.电力自动化设备.2006年.第7卷:7.致谢 本文是在导师孙红艳老师的悉心指导下完成的。孙老师认真帮我选定题目，并给我提供了许多有益的意见和建议，使我顺利得完成了课题得研究和论文的撰写。孙老师以其丰富的经验和渊博的知识自始至终指导着我的工作和学习，从她那里我不仅学到了许多专业知识和科学研究方法，孙老师那严谨的治学态度，踏实的工作作风更使我受益匪浅。无论在工作、学习还是生活中孙老师都给了我无私的指导和帮助，在此谨向孙老师表示最诚挚的敬意和感谢。
