基于matlab的fir和iir数字滤波器的设计与仿真.docx
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安徽工业大学
毕业设计（论文）说明书
摘要
信息无处不在，但在步入网络信息时代之后，无论是信息的数量，还是其
传
递的速度，都在快速地增加。
信号是信息传播的载体，但在信号产生、发送以及
传播的过程中，都会不可避免地引入一些其他的信号成分。
所以，在进行信号处
理前，就需要对所接收到的信号进行过滤，以去掉噪声干扰成分，从而得到有效
的信号成分。
在电子系统中，这个任务通常由滤波器来完成。
本文主要内容是通过MATLAB工具设计两种数字滤波器的基本方法。
这两种数字滤波器指无限脉冲响应（IIR，InfiniteImpulseResponse）滤波器和有限脉冲响应（FIR，FiniteImpulseResponse）滤波器，输入和输出信号皆为数字信号。
以往传统的数字滤波器设计方法步骤繁琐，计算环节繁杂，一旦设计完成，无法便捷修改滤波特性曲线，十分不便，以上缺点极大的限制了数字滤波器的发展与应用。
而MATLAB及其附带的工具箱功能十分强大，我们利用该软件设计上述的两种滤波器，可以做到随时把结果曲线与目标滤波特性曲线对比，从而做出改进，节省时间和工作量，优点十分显著。
本论文分为三部分:
第一部分为绪论，简单介绍数字信号处理中滤波器的作用和前景；第二部分介绍FIR滤波器设计的原理，并且介绍使用MATLAB设计FIR数字滤波器的方法，同时在MATLAB下进行仿真；第三部分介绍IIR滤波器设计的原理，并且介绍使用MATLAB设计IIR数字滤波器的方法，同时在MATLAB下进行仿真。
关键词：
MATLAB，FIR数字滤波器，IIR数字滤波器，设计，仿真
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Abstract
Informationiseverywhere,butafterenteringtheeraofnetworkinformation,regardlessoftheamountofinformation,oritstransferspeed,areincreasingatahighspeed.Thecarriersignalisthedisseminationofinformation,butinthesignalgeneration,transmissionanddisseminationprocess,willinevitablyintroducesomeothersignalcomponent.So,insignalprocessing,weneedonthereceivedsignalisfilteredtoremovenoise,interference,soastoobtainthesignalcomponenteffective.Inelectronicsystems,thistaskisusuallyaccomplishedbyfilter.
ThemaincontentofthispaperisthebasicmethodofusingMATLABtoolstodesigntwokindsofdigitalfilters.Thesetwokindsofdigitalfilterwithinfiniteimpulseresponse（IIR,InfiniteImpulseResponse）filterandthefiniteimpulseresponse（FIR,FiniteImpulseResponse）filter,theinputandoutputsignalsaredigitalsignals.Thedesignmethodoftraditionaldigitalfilteriscomplicated,complicatedcalculationprocess,oncethedesigniscomplete,notconvenienttomodifythefiltercharacteristiccurve,veryinconvenient,theabovedisadvantagesgreatlylimitsthedevelopmentandapplicationofdigitalfilter.WhileMATLABanditstoolboxfunctionwithverystrong,weusethesoftwaredesignoftwokindsoffilterabove,canbedoneatanytimetheresultscurveandtargetfilteringcharacteristics,soastomakeimprovements,savetimeandeffort,notableadvantages.
Thispaperisdividedintothreeparts:
thefirstpartisthepreface,andProspectofdigitalsignalprocessingisintroducedinthefilterfunction;thesecondpartintroducestheprincipleofFIRfilterdesign,andintroducesthemethodofusingMATLABtodesignFIRdigitalfilter,andthesimulationontheMATLAB;thirdpartintroducestheprincipleofIIRfilterdesign,andintroducesthemethodofusingMATLABIIRdigitalfilterdesign,andSimulationinMATLAB.
Keywords:
MATLAB,FIRdigitalfilter,IIRdigitalfilter,design,simulation
目录
第一章绪论 1
1.1研究数字滤波器的意义与背景 1
1.2数字滤波器的分类 3
1.3论文工作与编排 4
1.4本章小结 4
第二章理论依据
2.1系统设计的理论依据
2.1.1数字滤波器概述
2.1.2FIR和IIR数字滤波器比较
2.2MATLAB中的滤波器设计工具
2.3本章小结
第三章基于MATLAB的FIR数字滤波器设计
3.1MATLAB软件简介
3.1.1MATLAB介绍
3.1.2S-function介绍
3.2FIR滤波器基础简介
3.2.1FIR滤波器的基本特性
3.2.2主流FIR滤波器的硬件实现方法
3.3MATLAB滤波器工具设计FIR滤波器实例
3.3.1FIR滤波器的设计
3.3.2FIR滤波器的仿真
3.4Ti公司基于DSP实现FIR滤波器的程序
3.5本章小结
第四章基于MATLAB的IIR数字滤波器设计
4.1IIR滤波器基础简介
4.2MATLAB滤波器工具设计IIR滤波器实例
4.2.1IIR滤波器的设计
4.2.2IIR滤波器的仿真
4.3本章小结
第五章总结与展望参考文献
致谢
第1章绪论
30
在过去的
年间，电子信息技术得到了飞速发展。
而且，它正越来越多地影响人们的生活和工作，并逐渐改变着人们的交流方式。
这一方面要归功于电子科学技术，特别是微电子技术和计算机技术的蓬勃发展所带来的先进设计方法学及设计流程的高级化，自动化和普及化。
另一方面也得益于人们在生活工作过程中不断提出的更高的要求和更新的想法。
这些无疑都为现有的电子科学技术提出了更多的挑战，同时也为电子科学技术的发展指明了方向。
信息无处不在，但在步入网络信息时代之后，无论是信息的数量，还是其传递的速度，都在快速地增加。
信号是信息传播的载体，但在信号产生、发送以及传播的过程中，都会不可避免地引入一些其他的信号成分。
所以，在进行信号处理前，就需要对所接收到的信号进行过滤，以去掉噪声干扰成分，从而得到有效的信号成分。
在电子系统中，这个任务通常由滤波器来完成。
目前，日益巨大的信号量对滤波器信号实时处理性能的要求越来越高，而模拟滤波器己难以满足。
因此，对于数字信号处理的研究，特别是对数字滤波技术的研究，是十分有意义的。
1.1研究数字滤波器的意义与背景
从带有干扰的原始信号中提取有效信号并对其进行处理，几乎是所有学技术领域都必然涉及的重要环节。
信号处理的目的是对信号的特征参数进行估计，或将信号转变为人们所需要的形式。
信号处理的任务主要是对信号进行采样接收、频谱分析、域变换、综合和估值识别等。
在自然界中，信号均以声、光、磁、热、电等形式广泛地存在着，这些信号的幅度都随时间连续变化，这种信号被称为模拟信号;而为了对信号进行深入和细致地分析，又人为引入另一种信号，即数字信号，其特点是信号的幅度随着时间离散变化。
据此，信号处理系统可以分为两种:
模拟信号处理系统和数字信号处理系统。
到了
20
世纪
60
年代，由于大规模集成电路和计算机的迅速发展，数字技术得
在传统的电子技术中，信号的采集和处理往往建立在模拟电路的基础上，即传统的信号处理系统通常由电阻、电容、电感和晶体管等分立元器件构成。
到了较快提升，这使数字信号被广泛应用于信号处理的设想成为可能，数字信
号处理系统应运而生。
而数字信号处理系统通常是数值算法的体现，故这种系统既可以通过硬件电路实现，也可以通过软件编程实现。
随着电子通信产业的发展，单位时间内有越来越多的数据等待发送和接收，这就对信号处理系统的实时性提出了越来越高的要求。
与模拟信号处理系统相比，数字信号处理系统具有更好的灵活性和稳定性，更高的精度和性能等优势，同时也便于大规模集成。
所以，数字信号处理系统正逐渐取代模拟信号处理系
统，而被广泛应用于语音、图像、通信、雷达[1]、医学、地质、航空航天、仪
表自动化等工程领域中，数字信号处理技术也越来越受到人们的关注。
所谓数字信号处理，主要是指利用计算机或专用处理设备对数字信号进行分析、变换、综合、估计与识别等加工处理的过程。
数字信号处理的核心内容是快速傅里叶变换和数字滤波技术。
人类社会发展至今，社会主体本质上基本己经是数字化网络化的信息世界，所以对数字信号的处理与我们的生活密切相关，不可分割:
军事上数字信号处理关系到尖端武器的性能以及国家和人民的安全;工业上它与我们所用到的各类电
子产品的成本和质量（也就是产品竟争力）休戚相关[2]。
在数字化的社会活动中，
数字信号的处理关系到各行各业的每个角落，每个学科都有用到数字信号处理的地方，而数字信号处理也以花样繁多的形式与各个学科形成交叉学科，带动国民经济的快速发展。
然而在全球数字信号处理（DSP）技术领域中，力能扛鼎的
角色非数字滤波器莫属[3]。
数字滤波技术作为数字信号处理的重要组成部分，其主要任务是从带有噪声干扰的信号中提取所需要的有效信号，同
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