淮北煤炭师范学院
2009届学士学位论文
基于MATLAB的数字滤波器设计
学院、 专业 物理与电子信息学院
电子信息科学与技术 研 究 方 向 基于MATLAB的数字滤波器设计 学 生 姓 名 耿 博 学 号 200513432024 指导教师姓名 邹 锋 指导教师职称 讲 师
2009 年 4 月 18
淮北煤炭师范学院2009届学士学位论文 基于MATLAB的数字滤波器设计
基于MATLAB的数字滤波器设计
耿 博
（淮北煤炭师范学院物理与电子信息学院 235000）
摘 要 随着信息时代和数字世界的到来，数字信号处理已成为今一门极其重要的学科和技术领域。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，数字滤波器十分重要并已获得广泛应用。
数字滤波是数字信号处理的重要内容，数字滤波器可分为IIR和FIR两大类。对于IIR数字滤波器的设计，需要借助模拟原型滤波器，再将模拟滤波器转化为数字滤波器，文中采用的设计方法是脉冲响应不变法、双向性变换法和完全函数设计法；对于FIR数字滤波器的设计，可以根据所给定的频率特性直接设计，文中采用的设计方法是窗函数法。本文根据IIR滤波器和FIR滤波器的特点，在MATLAB坏境下分别用双线性变换法设计IIR和用窗函数设计FIR数字滤波器，并对采集的语音信号进行分析，最后给出了IIR和FIR对语音滤波的效果。 关键词 数字滤波器；IIR ；FIR ；MATLAB
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淮北煤炭师范学院2009届学士学位论文 基于MATLAB的数字滤波器设计
The Design of Digital Filter based on MATLAB
Geng Bo
School of Physics and Electronics Information, Huaibei Coal Industry Teachers? College, 235000
ABSTRACT Along with the information age and the digital world arrival, the digital signal processing has become a now extremely important discipline and the area of technology.The digital signal processing in the correspondence, the multitudinous domains the pronunciation such as the image, the automatic control, the radar, the military, the aerospace, the medical service and the domestic electric appliances and so on have obtained the widespread application.In the digital signal processing application, the digital filter are extremely important and have obtained the widespread application.
The digital filter are the digital signal processing important content, the digital filter may divide into IIR and the FIR two main kinds. As for the IIR digital filter design, we need the help of analog prototype filter, and then transform analog filter into digital filter. In the paper we use the design of the pulse response invariable method, the bilinear method and full function design; as for the FIR filter, we can design it directly based on the giving frequency, in the paper it uses the design of the window function.This article according to the IIR filter and the FIR filter characteristic, uses the bilinearity method of transformation under the MATLAB bad boundary to design IIR and to design the FIR numeral filter separately with the window box number, and carries on the analysis to the gathering pronunciation signal, and finally gives IIR and FIR to the pronunciation filter effect. Keywords Digtial Filter;IIR;FIR;MATLAB
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淮北煤炭师范学院2009届学士学位论文 基于MATLAB的数字滤波器设计
目 次
1 引言 ......................................................................................... 1 2 数字滤波器及MATLAB语言概述 .......................................... 2
2.1 数字滤波器的定义和分类 ........................................ 2 2.2 常用滤波器的性能指标 ............................................ 3 2.3 MATLAB概述 ................................................................ 6
3 IIR滤波器设计 ...................................................................... 8
3.1 双线性变换法设计IIR数字滤波器 ........................ 8 3.2 脉冲响应不变法 ....................................................... 12 3.3 完全设计函数法 ....................................................... 15 3.4 语音滤波实例 ........................................................... 16
4 FIR滤波器设计 .................................................................... 21
4.1 窗函数法 ..................................................................... 21 4.2 FIR滤波器滤波实例 ............................................... 25
5 总结 ....................................................................................... 29 参考文献 ..................................................................................... 30 致谢 ............................................................................................. 31
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淮北煤炭师范学院学士学位论文 基于MATLAB的数字滤波器设计
1 引言
数字滤波在通信、图像编码、语音编码、雷达等许多领域中有着十分广泛的应用。目前，数字信号滤波器的设计在图像处理、数据压缩等方面的应用取得了令人瞩目的进展和成就。近年来迅速发展起来。
MATLAB是美国MathWorks公司推出的一套用于工程计算的可视化高性能语言与软件环境。MATLAB为数字滤波的研究和应用提供了一个直观、高效、便捷的利器。它以矩阵运算为基础，把计算、可视化、程序设计融合到了一个交互式的工作环境中。MATLAB推出的工具箱使各个领域的研究人员可以直观方便地进行科学研究、工程应用，其中的信号处理(signalproeessing)、图像处理(imageproeessing)、小波(wavelet)等工具箱为数字滤波研究的蓬勃发展提供了有力的工具。
数字滤波器与模拟滤波器相比，具有精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活、不要求阻抗匹配以及能实现模拟滤波器无法进行的特殊滤波等优点[1]。本文主要介绍有限冲激响应数字滤波器（FIR）和无限冲激响应数字滤波器（IIR）的设计原理、方法、步骤以及在MATLAB中的实现，并以实例形式列出设计程序和仿真结果。
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