毕业设计（论文）
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设计（论文）题目： 基于MATLAB的FIR数字滤波器
设计与优化分析
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摘 要
本设计研究是基于MATLAB的FIR数字滤波器设计。文章中将围绕滤波原理，滤波器设计方法进行相关讨论。除了实现符合理想设计要求的多类FIR滤波器的之外，还会通过设计仿真的结果，评估每种滤波器的优劣性和使用环境。实现对FIR滤波器的全面分析了解。
本文中主要涉及到的FIR滤波器设计方法包括窗函数设计法，频率采样法和基于雷米兹算法的最优设计法。简单介绍了最小二乘法，升余弦函数设计法和任意响应设计法等。在每种设计方法中，都对原理、设计要求、设计步骤、选择特性、最优处理以及相关工具函数等进行了详细介绍。在滤波特性上做了比较，并且还进行了相关阶数N的评估。力求突出FIR滤波器的线性相位，脉冲响应有限，运算方便，稳定性好等优点。
通过对FIR滤波设计的深入探讨，侧面突出了FIR数字滤波器滤波功能的实践意义。同时，在完成滤波器设计和分析的过程中，采用的MATLAB工具软件。除了详细介绍相关滤波器实现函数之外，还特别使用了其自带的simulink仿真平台。对输入输出过程有更直观的展示，突出了MATLAB功能强大。
通过FIR数字滤波器设计的相关介绍，厘清各类特性，方便面对不同要求的滤波指标，选择最佳设计方案。
【关键词】 滤波器 MATLAB FIR
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ABSTRACT
The design is study of digital filter based on MATALBA. In the article, we will discuss about the theory of filter and how to achieve it. It will present variety types of FIR filter design which meet the ideal requirements. By using the simulation platform to evaluate the characteristics of every design and understand the most suitable occations. Objective is to achieve a comprehensive understanding of the filter
The paper mainly relates to window function,design method, frequency sampling design method and Chebyshev equality ripple. Least squares design method, Raised cosine function design method, any corresponding design method are also introduced. Every kind of design method are explained in detail about its requirements, steps, select properties and optimal treatment. Comparing of characteristics and evaluate the order, strive to outstand FIR filter?s advantage. It contains variety feature just like, stability, have strict linear phase and limited corresponding. Based on the discuss of FIR filter design, highlight the importance of digital filter design and the significance of its application.
MATLAB is used in every design. Include its toolbox and Simulink platform. To show the input and output process more significance. Outstanding the powerful of the MATLAB.
Through the detail introduce of FIR digital filter design, clarify the characteristics. It is convenient to make the right choice of method when face the different situation.
【Key words】 filters MATLAB FIR
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目 录
前 言 ................................................................................................................................... 1 第一章 第一节 第二节 第三节
滤波器的基本概念 .............................................................................................. 2 滤波器简介 ...................................................................................................... 2 滤波器的频率响应 .......................................................................................... 4 滤波器的技术指标 .......................................................................................... 6
一、滤波器的技术指标及表示方法 ............................................................................ 6 二、四种选频滤波器的技术指标 ................................................................................ 6 第四节 第二章 第一节 第二节 第三节 第四节
滤波器的系统特性 .......................................................................................... 6 模拟滤波器设计分析 .......................................................................................... 8 滤波器逼近的一般方法 .................................................................................. 8 巴特沃思滤波器的实现与分析 ...................................................................... 9 切比雪夫滤波器的实现与分析 .................................................................... 10 其他模拟滤波器的实现与分析 .................................................................... 12
一、贝塞尔滤波器 ...................................................................................................... 12 二、椭圆滤波器 .......................................................................................................... 13 第三章 第一节
FIR滤波器主要设计方法分析 ........................................................................ 14 FIR滤波器的基本概念 ................................................................................. 14
一、FIR滤波器特点归纳： ....................................................................................... 14 二、FIR的网络结构 ................................................................................................... 14 三、FIR滤波器的线性相位 ....................................................................................... 16 第二节
窗函数设计FIR滤波器分析 ........................................................................ 19
一、窗函数设计思想 .................................................................................................. 19 二、窗函数简介 .......................................................................................................... 21 三、窗函数不同窗体之间的设计分析比较 .............................................................. 24
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四、基于窗函数的FIR滤波器线性相位分析 .......................................................... 28 五、窗函数实例设计步骤分析 .................................................................................. 29 第三节
频率采样法设计FIR滤波器实现与分析 .................................................... 31
一、频率采样法基本概念 .......................................................................................... 31 二、频率采样法设计滤波器分析 .............................................................................. 32 第四章 FIR滤波器优化设计的实现与分析 .................................................................. 36 第一节
设计FIR滤波器的优化准则分析 ................................................................ 36
一、均方误差最小准则 .............................................................................................. 36 二、最大误差最小化准则 .......................................................................................... 37 第二节
基于不同设计法的FIR滤波器实现与分析 ................................................ 38
一、一般加窗线性相位FIR滤波器设计函数fir1和fir2 ....................................... 38 二、基于firls和remez函数的最优滤波器设计 ...................................................... 39 三、FIR滤波器约束最小二乘法设计 ....................................................................... 42 四、FIR滤波器升余弦函数设计法 ........................................................................... 43 五、FIR滤波器任意频响设计法 ............................................................................... 44 六、FIR滤波器N值确定与相关函数 ...................................................................... 45 七、FIR滤波器不同设计方法的总结比较 ............................................................... 46 第三节 第四节
三种常见设计法的比较分析 ........................................................................ 47 MATLAB仿真 .............................................................................................. 49
一、仿真平台简介 ...................................................................................................... 49 二、仿真设计及分析 .................................................................................................. 50 结 论 ................................................................................................................................. 54 致 谢 ................................................................................................................................. 55 参考文献 ............................................................................................................................. 56 附 录 ................................................................................................................................. 57 一、英文原文： ............................................................................................................. 57 二、英文翻译： ............................................................................................................. 63 三、源代码： ................................................................................................................. 68
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