PDF《基于 MATLAB 数字滤波器的设计》

安徽科技学院学报 , 2009,

23 (5) : 35~39 Journal of Anhui Science and Technology University 收稿日期 :

2009 -

08 -

20 作者简介 :胡远东 (1988~) ,安徽省明光市人 , 本科生 ,主要从事电子科学与技术研究.

基于 MAT LAB数字滤波器的设计 胡远东 (东南大学 电子科学与工程学院 ,江苏 南京 210096) 摘要:数字滤波器的实现是数字信号处理中的重要组成部分 ,设计过程较复杂 ,牵涉到模型逼近 ,指标选 择 ,计算机仿真 ,性能分析及可行性分析等一系列的工作 ,本文从设计原理以及数学软件 matlab出发阐述 数字滤波器的设计原理与方法. 关键词 :MATLAB;

数字信号处理 ;

数字滤波器 中图分类号 : TN713 文献标识码 : A 文章编号 :

1673 -

8772 (2009)

05 -

0035 -

05 Design of D igital Filter Based on MATLAB HU Yuan - dong ( School of Electronic Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, china) Abstract: The digital filter is one of the most significant application of DSP. The design process is very complex involving the model approximation, parameter selection, computer si mulation and performance analysis, feasibili2 ty analysis and a series of work. This article try to solve the hard problem in another way ,making the benefit of the advanced software MATLAB and gives some basicMATLAB advice to readers to help them to learn the infor2 mation of usingMATLAB as a tool to design different kinds of digital filters . Key words:MATLAB;

DSP;

D igital filter 数字滤波器是数字信号处理的重要应用 , 21世纪数字滤波器及其相关技术广泛的应用于通信 ,电子 , 自动控制等领域 ,是一种有效的抑制噪音 ,提取有用信号的方法.它本身可以硬件来实现也可通过软件来 实现 ,还可通过专用的 DSP处理器配合相应的软件 ,即软硬结合的方式来实现.数字滤波器可以分为有 限冲激响应 ( II R)和无限冲激响应 ( FIR)两种 [

1 ] .

1 无限长单位脉冲响应滤波器 ( IIR)的设计 根据模拟滤波器设计数字滤波 ,就是通过已知的模拟滤波器系统的系统函数 H ( s)来设计数字滤波 器的系统函数 H ( z) ,主要是通过脉冲响应不变法 ,或双线性变换法完成 s平面到 Z平面的变换.通过典 型的模拟滤波器 (诸如 :巴特沃斯滤波器、 切比雪夫滤波器等 )可以实现一定参数要求的数字滤波器 [

2 ] . 根据已有数字滤波器设计不同参数或不同的频带通断类型的数字滤波器.例如已知数字低通滤波器 的模型 ,通过变量代换得到不同截止频率的数字低通滤波器 ,或通过已知低通滤波器的模型设计高通、 高阻、 带通、 带阻滤波器 ,这里主要是通过来完成相应的变量代换来实现滤波器类型的变换 ,和参数的变换.

2 有限长单位脉冲响应滤波器 ( F I R)滤波器的设计 IIR 数字滤波器可用较少的阶数达到所要求的幅度特性 ,且实现时所需的运算次数及存储单元都很 少 ,十分适合对于相位特性没有严格要求的场有合 ,如果对相位特性要求 ,这时选用 FIR滤波器较好 [

3 ] . 2.

1 窗函数法 从时域出发 ,把理想的窗口函数 hd ( n)截取成有限长的 ,以此 h ( n)来逼近理想的窗口函数 hd ( n) ,从 而频率响应 H ( j w)也近似于理想的频率响应 Hd ( j w).主要窗函数有 :矩形窗 ,汉宁 (Hanning)窗 ,汉明 (Hamm ing)窗 ,布莱克曼 (B lackman)窗 ,凯塞 (Kaiser)窗. 2.

2 频率采样法 从频率出发 ,对理想的频率响应 Hd (e jw )加以等间隔采样 Hd ( e jw ) |w = 2p i N k = Hd (k) 以此 Hd ( k)实际 FIR滤波器的频率特性的离散样本 H ( k) [