【正文】 。)。頻率/Hz39。 %采用漢寧窗h=hd.*win39。alpha=(N1)/2。 %濾波器邊界頻率wdelta=wswp?，F(xiàn)將原信號(hào)與通過(guò)濾波器的信號(hào)進(jìn)行比較。也可以新建M文件，輸入程序后保存，在命令窗口（Command Window）中直接輸入M文件名，確定后即可。利用MATLAB設(shè)計(jì)濾波器，可以隨時(shí)對(duì)比設(shè)計(jì)要求和濾波器特性調(diào)整參數(shù)，直觀簡(jiǎn)便，極大的減輕了工作量，有利于濾波器的設(shè)計(jì)最優(yōu)化。因此，下文采用FIR算法來(lái)進(jìn)行濾波器的設(shè)計(jì)。采用FIR窗函數(shù)法設(shè)計(jì)出來(lái)的濾波器具有較為理想的幅頻特性，且能得到線性相位的相頻特性如圖28所示。一般FIR 濾波器設(shè)計(jì)僅有計(jì)算機(jī)程序可利用，因而需要借助于計(jì)算機(jī)。（5）從設(shè)計(jì)上看，IIR濾波器可以利用模擬濾波器設(shè)計(jì)的現(xiàn)成的閉合公式、數(shù)據(jù)和表格，可以用完整的設(shè)計(jì)公式來(lái)設(shè)計(jì)各種選頻濾波器。IIR濾波器采用遞歸結(jié)構(gòu)，極點(diǎn)必須在z平面單位圓內(nèi)才能穩(wěn)定。對(duì)于IIR濾波器，選擇性越好，其相位的非線性越嚴(yán)重。在相同的技術(shù)指標(biāo)要求下，由于IIR數(shù)字濾波器存在輸出對(duì)輸入的反饋，因此可以用較少的階數(shù)來(lái)滿足要求，所用的存儲(chǔ)單元少，運(yùn)算次數(shù)少，較為經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：抽樣頻率只能等于2π/N的整數(shù)倍，或等于2π/N的整數(shù)倍加上π/N。（3）改變N，只能改變窗譜的主瓣寬度，改變W的坐標(biāo)比例以及其絕對(duì)值的大小，但不能改變主瓣與旁瓣的相對(duì)比例（此比例由窗函數(shù)的形狀決定）。FIR 濾波器線性相位的特點(diǎn)：如果FIR濾波器單位沖激響應(yīng)為實(shí)數(shù)，而且滿足以下任一條件：偶對(duì)稱h(n)=h(Nn1)；奇對(duì)稱h(n)= h(Nn1)；其對(duì)稱中心在n=(N1)/2處，則濾波器具有準(zhǔn)確的線性相位。S平面到z平面的變換可采用: (25) (26)令,有： (27)從s1平面到z平面的變換，即 (28)代入上式，得到： （29）一般來(lái)說(shuō)，為使模擬濾波器的某一頻率與數(shù)字濾波器的任一頻率有對(duì)應(yīng)關(guān)系，可引入待定常數(shù)c, (210) 則 （211）這種s平面與z平面間額映射關(guān)系就是雙線性變換。（3）利用頻率轉(zhuǎn)換函數(shù)將得到的模擬濾波器轉(zhuǎn)換為IIR低通數(shù)字濾波器；（4）利用域轉(zhuǎn)換函數(shù)將IIR低通濾波器轉(zhuǎn)換為所需技術(shù)指標(biāo)的低通、高通、帶通或帶阻數(shù)字濾波器。如圖26所示：圖26 低通濾波器頻率響應(yīng)幅度特性的容限圖與模擬濾波器類似，數(shù)字濾波器按頻率特性劃分為低通、高通、帶通、帶阻、全通等類型，由于數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)是周期的，周期為2π。 濾波器的性能指標(biāo)我們?cè)谶M(jìn)行濾波器設(shè)計(jì)時(shí)，需要確定其性能指標(biāo)。因此，指標(biāo)的形式一般確定為頻域中幅度和相位的響應(yīng)。隨著MATLAB軟件尤其是MATLAB的信號(hào)處理工具箱的不斷完善，不僅數(shù)字濾波器的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)有了可能，而且還可以使設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)化。IIR 濾波器的特征是，具有無(wú)限持續(xù)時(shí)間沖激響應(yīng)。通常的FIR數(shù)字濾波器有直接型和級(jí)聯(lián)型兩種。缺點(diǎn)： 不能直接調(diào)整零點(diǎn)，因多個(gè)二階節(jié)的零點(diǎn)并不是整個(gè)系統(tǒng)函數(shù)的零點(diǎn)，當(dāng)需要準(zhǔn)確的傳輸零點(diǎn)時(shí)，級(jí)聯(lián)型最合適。不同的運(yùn)算處理方法決定了濾波器實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的不同。不論軟件實(shí)現(xiàn)還是硬件實(shí)現(xiàn)，在濾波器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，由同一個(gè)系統(tǒng)函數(shù)可以構(gòu)造很多不同的運(yùn)算結(jié)構(gòu)。在不考慮量化影響時(shí)，這些不同的實(shí)現(xiàn)方法是等效的；但是在考慮量化影響時(shí)，這些不同的實(shí)現(xiàn)方法性能上就有差異。而采用數(shù)字技術(shù)則避免很多類似的難題，當(dāng)然數(shù)字濾波器在其他方面也有很多突出的優(yōu)點(diǎn)，這些都在前面部分已經(jīng)提到，這些都是模擬技術(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。數(shù)字濾波器精確度高、使用靈活、可靠性高，具有模擬設(shè)備沒(méi)有的許多優(yōu)點(diǎn)，已廣泛地應(yīng)用于各個(gè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，例如數(shù)字電視、語(yǔ)音、通信、雷達(dá)、聲納、遙感、圖像、生物醫(yī)學(xué)以及許多工程應(yīng)用領(lǐng)域。它集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形顯示于一體,構(gòu)成了一個(gè)方便友好的用戶環(huán)境界面。（2）用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)目前單片機(jī)的發(fā)展速度很快，功能也很強(qiáng)，依靠單片機(jī)的硬件環(huán)境和信號(hào)處理軟件可用于工程實(shí)際，如數(shù)字控制、醫(yī)療儀器等。數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)[6]，大體上有如下幾種方法：（1）在通用的微型機(jī)上用軟件實(shí)現(xiàn)。雷達(dá)信號(hào)的數(shù)字濾波器是當(dāng)今十分活躍的研究領(lǐng)域之一。視頻壓縮和音頻壓縮技術(shù)所取得的成就和標(biāo)準(zhǔn)化工作，促成了電視領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，而數(shù)字濾波器及其相關(guān)技術(shù)是視頻壓縮和音頻壓縮技術(shù)的重要基礎(chǔ)。信源編碼、信道編碼、調(diào)制、多路復(fù)用、數(shù)據(jù)壓縮以及自適應(yīng)信道均衡等，都廣泛應(yīng)用數(shù)字濾波器，特別是在數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)通信、圖像通信、多媒體通信等應(yīng)用中，離開(kāi)了數(shù)字濾波器，幾乎寸步難行。近年來(lái)，這5個(gè)方面都取得可不少的研究成果，并且，在市場(chǎng)上已出現(xiàn)了一些相關(guān)的軟件和硬件產(chǎn)品。即用專用硬件或計(jì)算機(jī)識(shí)別人講的話，或者識(shí)別說(shuō)話的人；第四，語(yǔ)音增強(qiáng)。（1）語(yǔ)音處理語(yǔ)音處理是最早應(yīng)用數(shù)字濾波器的領(lǐng)域之一，也是最早推動(dòng)數(shù)字信號(hào)處理理論發(fā)展的領(lǐng)域之一。在所有的電子系統(tǒng)中，使用最多技術(shù)最復(fù)雜的要算數(shù)字濾波器了，數(shù)字濾波器的優(yōu)劣直接決定產(chǎn)品的優(yōu)劣。數(shù)字信號(hào)處理，就是用數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)數(shù)字序列進(jìn)行各種處理，把信號(hào)變換成符合需要的某種形式。上述信號(hào)大部分是模擬信號(hào)，也有小部分?jǐn)?shù)字信號(hào)。 IIR。關(guān)鍵詞：MATLAB；數(shù)字濾波器；FDATool；SPTool；Simulink；IIR；FIR；MATLABbased Digital Filter Design and SimulationAbstract: The digital filter is one of the most significant applications of DSP. The design process is very plex involving the model approximation, parameter selection, puter simulation and performance analysis, feasibility 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 basic MATLAB advice to readers to help them to learn the information of using MATLAB as a tool to design different kinds of digital filters. The design methods of direct programming, FDATool interface and SP Tool signal processing toolbox are introduced in designing digital filter with MATLAB in this article. The imulation figures are given by programming and SPTool signal processing toolbox. Further more, the designed FDA tool filter are called and simulated in SIMULINKKey words: MATLAB。應(yīng)用MATLAB語(yǔ)言設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器時(shí)采用直接程序設(shè)計(jì)法、FDATool以及SPTool信號(hào)處理工具箱的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)實(shí)例，給出了FIR程序設(shè)計(jì)法和使用信號(hào)處理工具箱中SPTool進(jìn)行設(shè)計(jì)的仿真圖形，并在MATLAB的Simulink環(huán)境下，調(diào)用所設(shè)計(jì)的FDATool濾波器進(jìn)行了仿真。 SPTool 。數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化是當(dāng)代信息技術(shù)發(fā)展的大趨勢(shì)，而數(shù)字化是智能化和網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)，實(shí)際生活中遇到的信號(hào)多種多樣，例如廣播信號(hào)、電視信號(hào)、雷達(dá)信號(hào)、通信信號(hào)、導(dǎo)航信號(hào)、射電天文信號(hào)、控制信號(hào)、氣象信號(hào)、遙感遙測(cè)信號(hào)，等等。因此，數(shù)字信號(hào)實(shí)際上是用數(shù)字序列表示的信號(hào)，語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)采樣和量化，得到的數(shù)字信號(hào)是一個(gè)一維離散的時(shí)間序列；而圖像信號(hào)經(jīng)采樣和量化后，得到的數(shù)字信號(hào)是一個(gè)二維離散空間序列。無(wú)論是信號(hào)的獲取、傳輸，還是信號(hào)的處理和交換都離不開(kāi)濾波技術(shù)，它對(duì)信號(hào)安全可靠和有效靈活地傳輸是至關(guān)重要的。在近代電信設(shè)備和各類控制系統(tǒng)中，數(shù)字濾波器的應(yīng)用極為廣泛，這里只列舉部分應(yīng)用最成功的領(lǐng)域。即利用專用數(shù)字硬件或在通用計(jì)算機(jī)上運(yùn)行軟件來(lái)產(chǎn)生語(yǔ)音；第三，語(yǔ)音識(shí)別。主要用于語(yǔ)音數(shù)據(jù)壓縮，目前已經(jīng)建立了一系列語(yǔ)音編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，大量用于通信和語(yǔ)音處理。（3）通信在通信技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，幾乎沒(méi)有一個(gè)分支不受到數(shù)字濾波技術(shù)的影響。高清晰度電視的普及指日可待，與之配套的視頻光盤技術(shù)已經(jīng)形成具有巨大市場(chǎng)的產(chǎn)業(yè)；可視電話和會(huì)議電視產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代。在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)處理部分是不可或缺的，因?yàn)閺男盘?hào)的產(chǎn)生、濾波、加工到目標(biāo)參數(shù)的估計(jì)和目標(biāo)成像顯示都離不開(kāi)數(shù)字濾波器技術(shù)。例如，在軍事上被大量應(yīng)用于導(dǎo)航、制導(dǎo)、電子對(duì)抗、戰(zhàn)場(chǎng)偵測(cè)；在電力系統(tǒng)中被應(yīng)用于能源分布規(guī)劃和自動(dòng)檢測(cè)；在環(huán)境保護(hù)中被應(yīng)用于對(duì)空氣和噪聲干擾的自動(dòng)檢測(cè)；在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中被應(yīng)用于股票市場(chǎng)預(yù)測(cè)和經(jīng)濟(jì)效益分析，等等。這種實(shí)現(xiàn)方法速度較慢，多用于教學(xué)與科研。 MATLAB軟件介紹MATLAB是由美國(guó)的MathWorks公司推出的一套高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化軟件,它是由Matrix(矩陣)和Laboratory(實(shí)驗(yàn)室)的前三個(gè)之母組成。另外, MATLAB最重要的特點(diǎn)就是易于擴(kuò)展,允許用戶自行構(gòu)建指定功能的M文件,從而構(gòu)成適合其他領(lǐng)域的工具箱,這大大擴(kuò)展了MATLAB的適用范圍。例如