基于MATLAB的FIR带通滤波器的设计与仿真(共4页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上基于MATLAB的FIR带通滤波器的设计与仿真摘要：利用数字信号处理理论与方法，基于MATLAB语言，通过实例设计（FIR数字带通滤波器），给出了MATLAB完整程序。实例仿真结果表明，该带通滤波器的滤波效果达到了预期目的。关键词：数字滤波器；带通；MATLAB；FIR0 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，在数字信号处理中起重要作用并得到广泛应用的是数字滤波器。数字滤波器是数字信号处理的基础。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为数字滤波器的设计与仿真提供了有力的条件。它以矩阵

2、计算运算为基础，把计算、可视化、程序设计融合到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、工程应用等，其中的信号处理（signal processing）、图像处理（image processing）、小波（wavelet）等工具箱为数字滤波器研究的蓬勃发展提供了有力的工具。1 数字滤波器的优点数字滤波器是指对输入信号进行滤波的硬件和软件。所谓数字滤波是指输入输出均为数字信号，通过一定运算关系改变输入信号所含频率成分的器件。与模拟滤波器相比，数字滤波器的优点是：（1）精度和稳定性高；（2）系统函数容易改变，所以灵活性高；（3）不要求阻抗匹配；

3、（4）便于大规模集成。根据数字滤波器单位冲激响应函数的时域特性可分为无限冲激响应IIR(Infinite Impulse Response)滤波器和有限冲激响应FIR(Finite Impulse Response)滤波器，他们的系统函数分别为： （1）（2）从结构上看，IIR数字滤波器采用递归结构，FIR数字滤波器采用非递归结构。IIR数字滤波器的相位特性是非线性的，在数据传输，图像处理等携带波形的系统对线性相位要求很高，因为涉及到信号的还原。2 FIR数字滤波器的窗函数设计方法FIR数字滤波器的设计是选择有限长度（长度为N）单位脉冲响应h(n),使其传输函数满足技术要求。FIR数字滤波器的

4、设计问题就是要求所设计的FIR数字滤波器的频率响应去逼近所要求的理想滤波器的响应。从单位取样序列来看，就是使所设计的滤波器的去逼近单位抽样响应序列。而且（3）（4）设理想低通滤波器的传输函数为，它的表达式如下：（5）边界频率是不连续点。相应的单位取样响应（6）理想低通滤波器的单位抽样响应是无限长的，n的范围是，且是非因果序列。因此为了构造一个有限长度的线性滤波器，只有将截取一段，这实际上是对做加窗处理，即让与窗函数的序列相乘。3 实例仿真首先产生有三个正弦成分（15Hz,55Hz和75Hz）的信号，设计一个FIR带通滤波器来保留中频分量55Hz，去除低频15 Hz和高频75 Hz。根据设计要求

5、，选择fir1函数设计此滤波器，其完整的MATLAB程序如下：t=(0:100)/100;s1=sin(2*pi*15*t);s2=sin(2*pi*55*t);s3=sin(2*pi*75*t);s=s1+s2+s3;axes(position,0.1 0.43 0.5 .23)plot(t,s);axis(0 1 -4 4)xlabel(time/Second,fontsize,8)ylabel(time wave,fontsize,8)set(gca,fontsize,8)grid onb=fir1(38,0.30 0.60)h,f=freqz(b,1,512)axes(position

6、,0.1 0.76 0.5 .23);plot(f*100/pi,20*log10(abs(h);axis(0 100 -100 0)xlabel(frequency/Hz,fontsize,8)ylabel(mag response/Db,fontsize,8)set(gca,fontsize,8)sf=filter(b,1,s)axes(position,0.1 0.1 0.5 .23)plot(t,sf)axis(0.2 0.5 -2 2)xlabel(time/Second,fontsize,8)ylabel(time wave,fontsize,8)set(gca,fontsize,8)4 结语基于MATLAB信号处理箱函数可以方便快捷地设计数字滤波器，大大减轻了工作量。在设计过程中，根据实际滤波器特性，可以随时改变参数，以达到设计要求。本文基于MATLAB语言，对采用窗函数设计的FIR带