基于Matlab的FIR数字滤波器设计方案样本.doc
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1、资料内容仅供您学习参考,如有不当或者侵权,请联系改正或者删除。导读当前, 数字信号处理在通信、 语音、 图像、 自动控制、 雷达、 军事、 航空航天、 医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。在数字信号处理应用中, FIR数字滤波器的重要地位日益突现并已获得广泛应用。 本文先介绍FIR数字滤波器的相关概念, 并利用MATLAB中的FDA TOOL工具箱和Simulink工具进行FIR带通数字滤波器的设计, 给出了基于Matlab的FIR数字滤波器设计方案。最后经过建模和仿真证明, 本方案中设计的滤波器能够快速有效组成的常规数字滤波器, 实现不同截止频率的FIR滤波器, 极大地减轻了工作量,
2、实用性较强。0 引言随着信息时代数字化、 智能化和网络化的发展, 数字信号处理已成为一门极其重要的学科和研究热点, 而且数字滤波技术作为该领域的一个重要组成部分得到了日益广泛的重视。相对于IIR数字滤波器, FIR滤波器以其线性相位的极大优势得到了更加长足的发展。数字滤波器能够用硬件或软件两种方式来实现, 而后者的优点是能够经过改变滤波器参数去调整整体性能, 而MATLAB所提供的信号处理工具箱具有强大的函数功能, 它不但能够用来设计数字滤波器, 还能够使设计达到最忧化, 因此它成为了FIR数字滤波器设计的强有力的工具。1.FIR数字滤波器1.1 FIR滤波器的系统函数FIR数字滤波器是一种非
3、递归系统, 其冲激响应h( n) 是有限长序列, 其系统函数的一般形式为: 在上式中, h( n) 是因果序列, H( z) 是z1的N-1次多项式, 仅在Z=0处有N-1阶极点, 在其它地方没有极点, 有N-1个零点处在有限Z平面内的任何位置上。FIR系统的基本结构有直接型和级联型, 在雷达信号处理中作为相关器和对消器等获得了广泛的应用。1.2 FIR滤波器的设计过程数字滤波器的设计过程为: 1) 按照实际需要, 确定滤波器的性能要求。一般( 但不总是) 是在频域中给定数字滤波器的性能要求, 一般为幅度和相位响应, 即技术指标。2) 寻找满足预定性能要求的离散时间线性系统, 即用一个因果稳定
4、的系统函数去逼近给定的性能要求, 以确定滤波器系数。3) 用有限精度的运算实现所设计的系统。这里包括选择运算结构, 对滤波器的系数、 输入变量、 中间变量和输出变量量化到固定字长。4) 经过模拟, 分析其频率特性和相位特性, 验证所设计的系统是否符合给定性能要求。2.MATLAB相关工具介绍2.1 FDATOOL工具箱FDATOOL是Matlab软件中提供滤波器设计的专门工具箱, 能够设计几乎所有的常规滤波器, 其界面总共分两大部分, 如图1所示。界面上半部分是特性区, 用来显示滤波器的各种特性。界面下半部分是Design Filter, 用来设置滤波器的设计参数, 主要分为: Resopon
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