【正文】 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 題目：基于 MATLAB的 FIR 數(shù)字低通濾波器設(shè)計(jì) 2 一、 原始依據(jù)（包括設(shè)計(jì)或論文的工作基礎(chǔ)、研究條件、應(yīng)用環(huán)境、工作目的等。） 研究條件：在大學(xué)四年專業(yè)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，閱讀有關(guān) MATLAB 軟件使用方法以及數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)等方面的書籍；掌握 MATLAB 編程語(yǔ)言，熟練利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行 MATLAB 仿真設(shè)計(jì)。 應(yīng)用環(huán)境：數(shù)字濾波器在現(xiàn)實(shí)生活中與人們息息相關(guān)，廣泛使用于各種聲音、圖像以及文字等處理系統(tǒng)中。將 MATLAB 強(qiáng)大的運(yùn)算處理能力有機(jī)融入數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 中可實(shí)現(xiàn)對(duì)于數(shù)字濾波器的快速設(shè)計(jì)以及各種處理變換。 工作目的：本課題的主要任務(wù)就是利用 MATLAB 軟件中的數(shù)字信號(hào)處理工具箱實(shí)現(xiàn) FIR 低通數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)。 二、參考文獻(xiàn) [1]徐明遠(yuǎn) ， 劉增力，《 MATLAB 仿真在信號(hào)處理中的應(yīng)用》 [M].西安： 西安電子科技大學(xué)出版社， . [2]陳桂明 ， 張明照，《應(yīng)用 MATLAB 語(yǔ)言處理信號(hào)與數(shù)字圖像》 [M].北京： 科學(xué)出版社， . [3]飛思科技產(chǎn)品研發(fā)中心 .MATLAB 基礎(chǔ)與提高 [M].北京：電子工業(yè)出版社，2020. [4]高西全，丁玉美 .數(shù)字 信號(hào)處理 [M].西安： 西安電子科技大學(xué)出版社 ，第三版，2020. [5]李亞奇，張雅琦 .線性相位 FIR 數(shù)字濾波器 [J].電子測(cè)量技術(shù)， 2020（ 6）：3537. 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[8]陳明軍 .改進(jìn)窗函數(shù)在 FIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 [J].繼電器， 2020（ 13）：6567. 三、設(shè)計(jì)（研究 ）內(nèi)容和要求（包括設(shè)計(jì)或研究?jī)?nèi)容、主要指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)課題性質(zhì)對(duì)學(xué)生提出具體要求。） 研究?jī)?nèi)容：研究目前利用 MATLAB 應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)處理方面設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的內(nèi)容，熟練掌握 MATLAB 語(yǔ)言和數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)基于 MATLAB 的數(shù)字低通濾波器設(shè)計(jì)。 主要技術(shù)指標(biāo)及設(shè)計(jì)具體要求： 3 本設(shè)計(jì)要求在熟練應(yīng)用 MATLAB 軟件的基礎(chǔ)上，采用 目前常用 的 窗函數(shù)法、頻率采樣法和 等波紋最佳逼近法等 FIR 數(shù)字 濾波器的設(shè)計(jì)方法 設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字低通濾波器，并對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行比較分析，研究它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)及適用對(duì)象。 指導(dǎo)教師（簽字） 年 月 日 審題小組組長(zhǎng)（簽字） 年 月 日 4 天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 課題名稱 基于 MATLAB 的 FIR 數(shù)字低通濾波器設(shè)計(jì) 系 名 信息工程系 專 業(yè) 電子信息工程 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 5 一、課題來(lái)源及意義 數(shù)字濾波技術(shù)作為數(shù)字信號(hào)處理的基本分支之一 ， 就是提取信號(hào)的有用分量 ， 削弱無(wú)用分量的技術(shù) ， 被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理 ， 圖像處理 、 雷達(dá) 、 聲納信號(hào)處理 、 地址石油勘探等很多領(lǐng)域 ， 越來(lái)越受到人們的關(guān)注 。 由于單位沖擊響應(yīng)的不同數(shù)字濾波器有兩種類型：有限沖擊響應(yīng) （ Finite Impulse Response， FIR）數(shù)字濾波器和無(wú)限沖擊響應(yīng) （ Infinite Impulse Response， IIR） 數(shù)字濾波器 。兩種類型濾波器相比而言 ， 對(duì)于同樣的濾波器設(shè)計(jì)指標(biāo) ， 雖然 FIR 濾波器成本較高 ， 信號(hào)延遲較大并且 FIR 濾波器沒(méi)有現(xiàn)成的計(jì)算公式 （ 必須要用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件 （ 如 MATLAB） 來(lái)計(jì)算 ）， 但是 FIR 濾波器可以采用 FFT算法 ， 運(yùn)算速度較快 ； 精度高 ， 具有嚴(yán)格的線性相位等特點(diǎn)優(yōu)于 IIR 數(shù)字濾波器已被廣泛應(yīng) 用 。本課題設(shè)計(jì)的就是 基于 MATLAB的 FIR 數(shù)字低通濾波器設(shè)計(jì) 。 二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 無(wú)論是在理論研究上還是在如語(yǔ)音、數(shù)字音頻、圖像處理、通訊、雷達(dá)、軍事、航空航天、醫(yī)療等實(shí)際應(yīng)用上都有著美好的技術(shù)前景和巨大的使用價(jià)值。 采用數(shù)字技術(shù)則避免很多類似的難題，如模擬電路元件對(duì)溫度的敏感性等等 數(shù)字濾波器在其他方面也有很多突出的優(yōu)點(diǎn)都是模擬技術(shù)所不能及的，所以采用數(shù)字濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理是目前的發(fā)展方向。 三、研究目標(biāo) 主要研究基于 MATLAB 的 FIR 低通濾波器。具體是采用窗函數(shù)設(shè)計(jì)法、頻率采樣法、等波紋逼近法 進(jìn)行設(shè)計(jì)，并用 MATLAB 軟件 編寫程序進(jìn)行仿真 6 四、研究?jī)?nèi)容 研究 FIR濾波器的定義、分類、應(yīng)用以及設(shè)計(jì)方法。 了解 FIR濾波器窗函數(shù)的設(shè)計(jì)方法及原理。 了解 FIR濾波器頻率采樣的設(shè)計(jì)方法及原理。 了解 FIR濾波器等波紋逼近的設(shè)計(jì)方法及原理。 確定濾波器的技術(shù)指標(biāo)，并進(jìn)行 MATLAB 仿真 五、研究方法與手段 本課題主要研究的是基于 Matlab的 FIR低通濾波器設(shè)計(jì) ,因此在研究過(guò)程中主要是采用理論分析結(jié)合軟件仿真來(lái)實(shí)現(xiàn)?？偟难芯糠椒ㄊ窃谡n題研究之前 .掌握一定的理論基礎(chǔ) ,了解 FIR 濾波器 是如何進(jìn)行信號(hào)各個(gè)波段的濾波的 ,在理論中尋找適合本課題的設(shè)計(jì)方案 ,然后了解 Matlab軟件應(yīng)用 ,使用 Matlab軟件設(shè)計(jì)數(shù)字低通濾波器并進(jìn)行仿真優(yōu)化 ,實(shí)現(xiàn)數(shù)字低通濾波器的濾波。具體措施如下 ： 1. 首先閱讀廣泛資料 ,對(duì) FIR濾波器的定義、設(shè)計(jì)方法做一下介紹 ,分析 FIR低通濾波器的研究意義及作用。 2． Matlab 作為工作平臺(tái)和開發(fā)工具 ,熟悉 Matlab 軟件程序設(shè)計(jì)的基本原理和實(shí)驗(yàn)環(huán)境 ,實(shí)現(xiàn)仿真。 3． 針對(duì) FIR 低通濾波器的濾波基本原理進(jìn)行研究 ,查閱相關(guān)資料書籍。并利用窗函數(shù)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行濾波設(shè)計(jì) ,并運(yùn)用 Matlab 進(jìn)行模擬仿真。 4． 查漏補(bǔ)缺 進(jìn)行論文的改進(jìn)。 六、進(jìn)度安排 查找國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料，完成開題報(bào)告 重點(diǎn)學(xué)習(xí)基于 Matlab 的 FIR 低通濾波器的設(shè)計(jì)方案 .實(shí)現(xiàn)數(shù)字低通濾波器的設(shè)計(jì)與仿真。 對(duì)設(shè)計(jì)方案的軟件進(jìn)行仿真，確定最終的方案 完成畢業(yè)論文，準(zhǔn)備答辯 . 八、主要參考文獻(xiàn) [1]徐明遠(yuǎn)，劉增力，《 MATLAB 仿真在信號(hào)處理中的應(yīng)用》 [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社， . [2]陳桂明，張明照，《應(yīng)用 MATLAB語(yǔ)言處理信號(hào)與數(shù)字圖像》 [M].北京：科學(xué)出版社， . [3]飛思科技產(chǎn)品研發(fā)中心 .MATLAB基礎(chǔ)與提高 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020. 7 [4]高西全，丁玉美 .數(shù)字信號(hào)處理 [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，第三版， 2020. [5]李亞奇，張雅琦 .線性相位 FIR 數(shù)字濾波器 [J].電子測(cè)量技術(shù)， 2020（ 6）： 3537.[6]郭德才 .基于 Matlab的 FIR低通濾波器的設(shè)計(jì)與仿真 [J].通化師范學(xué)院學(xué)報(bào)， 2020, 30（ 8）：3841. [7]趙剛 .基于數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的討論 [J].南開大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2020（ 3）： 101103. [8]陳明軍 .改進(jìn)窗函數(shù)在 FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 [J].繼電器， 2020（ 13）： 6567. [9]丁玉美 , 高西全 .數(shù)字信號(hào)處理 [M]. 第三版 . 西安 : 西安電子科技大學(xué)出版社 , 2020, 6. [10]閆勝利 . FIR濾波器及設(shè)計(jì)原理 [J]. 長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ), 2020, 6, 4(1): 2124. [11]姚齊國(guó) . 基于 MATLAB 的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì) [J]. 江西理工大學(xué)學(xué)報(bào) , 2020, 2, 27(1): 5052. [12]楊守衛(wèi) . FIR數(shù)字濾波器應(yīng)用分析探討 [J]. 河北省工程咨詢?cè)簩W(xué)報(bào) , 2020, 7, 29(15): 4749. [13]朱敏 . 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MATLAB信號(hào)處理 [M]. 北京 : 電子工業(yè)出版社 , 2020, 7. 選題是否合適： 是□ 否□ 課題能否實(shí)現(xiàn)： 能□ 不能□ 指導(dǎo)教師（簽字） 年 月 日 選題是否合適： 是□ 否□ 課題能否實(shí)現(xiàn)： 能□ 不能□ 審題小組組長(zhǎng)（簽字） 年 月 日 8 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 題目： 基于 MATLAB 的 FIR 數(shù)字低通濾波器設(shè)計(jì) 9 摘 要 在數(shù)字信號(hào)處 理中 ,由于信號(hào)中經(jīng)?；煊懈鞣N復(fù)雜成分，所以很多信號(hào)分析都是基于濾波器而進(jìn)行的， 因此數(shù)字濾波器是占有極其重要的地位。 在數(shù)字控制系統(tǒng)中輸入信號(hào)中所含的干擾對(duì)系統(tǒng)的性能會(huì)產(chǎn)生很大的影響，因此需要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理，以提取有用信號(hào)。有限長(zhǎng)沖激響應(yīng)（ FIR）濾波器在數(shù)字信號(hào)處理中發(fā)揮著重要作用，采用 MATLAB 軟件對(duì) FIR 數(shù)字濾波器進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)中繁瑣的計(jì)算。本文是采用窗函數(shù)法，頻率采樣法通過(guò)調(diào)用 MATLAB 函數(shù)設(shè)計(jì) FIR 數(shù)字濾波器。繪制對(duì)應(yīng)的幅頻特性曲線。最后用基于 MATLAB 函數(shù)設(shè)計(jì)的 FIR 數(shù)字濾波器 進(jìn)行語(yǔ)音濾波處理，通過(guò)濾波前后信號(hào)的頻譜圖和生成的聲音文件的對(duì)比，分析不同濾波器的濾波效果。 關(guān)鍵詞： FIR 數(shù)字濾波器；窗函數(shù)法 。頻率抽樣法 。 10 ABSTRACT In digital signal processing, because the signal is often mixed with a variety of plex position, so a lot of signal analysis are based on the filter, digital filter occupies an extremely important digital control system, interference, which is mixed in the input signal, has a great effect on performance of the system. Therefore, processing of input signal has to be done to get useful signal. Finite impulse response (FIR) filter plays an important role in the processing of digital signal. Designing the FIR filter by Matlab can simplify the plicated putation in simulation and improve the performance. By using the methods of window function, frequency sampling ,the design of FIR digital filter has been processed in Matlab. In the view of the designed program of Matlab and the figure of the amplitudefrequency characterization. At last, by using the FIR digital filters which have been designed to process the sound signal based on the Matlab function, the filtering effect of different digital filters is analyzed by paring the signal’s spectrum viewers and the sound files which have been generated. The experimental results show that the FIR filters designed in this paper are effective. Key words:FIR digital filter ； windowing method ；frequency。sampling。method； 11 目 錄 第一章 緒論 .....