【導(dǎo)讀】用戶應(yīng)用方面的激增。隨著計(jì)算機(jī)的日益廉價(jià)和性能日漸卓越，在數(shù)字信號(hào)處理。近幾年來，由TheMathWorks,MATLAB軟件在信號(hào)片理。在DSP中，數(shù)據(jù)濾波器的設(shè)計(jì)具有著承前起后的重要作用，正是因?yàn)橛辛?。?shù)據(jù)濾波器才使得有用數(shù)據(jù)能夠被計(jì)算機(jī)處理，而不受噪聲信號(hào)的干擾。方式增進(jìn)學(xué)習(xí)過程。現(xiàn)在市場上介紹MATLAB知識(shí)、使用MATLAB進(jìn)行數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的書藉有很多，掌握濾波器設(shè)計(jì)的原理及使用MATLAB設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器也并不是一件很輕松的事?！盎贛ATLAB的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)”是微電子專業(yè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題之一，MATLAB語言編寫程序，還體驗(yàn)了一個(gè)完整的軟件過程。MATLAB程序的輔助工具和參考資料。開篇首先對(duì)MATLAB作了簡單的介紹，接著對(duì)。第一章是對(duì)MATLAB軟件的誕生、歷史背景和發(fā)展。MATLAB是一套功能強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)分析軟件，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、電子、編寫EISPACK和LINPACK的接口程序.CleveMoler給這個(gè)接口程序取名為MATLAB,在設(shè)計(jì)研究單位和工業(yè)部門，MATLAB被廣泛用于科學(xué)研究和解決各種。必然是離散的，這種濾波器稱為數(shù)字濾波器。

　　

【正文】 plot(212)。 plot(t,sf)。 grid on。（對(duì)上述波形進(jìn)行濾波，并繪制出濾波后的圖形， subplot(212)是將繪制的圖形放在 圖形窗口的下半邊部分） subplot(211)。 plot(t,s)。 grid on。（繪制上述范圍為 [2π， 2π ]的正弦波形，并將波形放置于圖形窗口的上半部分） 上述程序運(yùn)行后的結(jié)果為 ： 中北大學(xué) 信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 第 30 頁 共 43 頁 圖 運(yùn)行結(jié)果 圖 運(yùn)行結(jié)果 中北大學(xué) 信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 第 31 頁 共 43 頁 圖 運(yùn)行結(jié)果 對(duì)于低通，帶通，帶阻濾波器的設(shè)計(jì)大致相似，不同之處為： 帶通： 通帶區(qū)間約定用 c? 表示 , 計(jì)算如下 ,22c lp u pBB??? ? ? ???? ? ????? 帶阻： wc1 = (wls+wlp)*pi/2。 wc2 = (wup+wus)*pi/2。 % 截止頻率取通帶阻帶邊界頻率的平均值 參數(shù)的設(shè)置：對(duì)于低通必須滿足 wlpwls，高通反之；帶通必須滿足 wlpwls 且wupwus,帶阻反之。如果輸入?yún)?shù)錯(cuò)誤，則會(huì)自動(dòng)提示，如圖 ： 圖 錯(cuò)誤提示圖 使用 fir1 函數(shù)時(shí)：低通，高通，帶通，帶阻濾波器的 ftype 屬性分別為low,high,handpass,stop。 中北大學(xué) 信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 第 32 頁 共 43 頁 軟件測試 下面以一個(gè) 設(shè)計(jì)帶通濾波器的 例子對(duì)本程序設(shè)計(jì)的濾波器 進(jìn)行測試 和說明： 例 2 用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)一個(gè) FIR 帶通濾波器 , 指標(biāo)為 阻帶下截止頻率 : ??? 。阻帶最小衰減 60dBs?? 通帶下截止頻率 : ??? 。通帶最大衰減 1dBp?? 通帶上截止頻率 : ??? 。 阻帶上截止頻率 : ??? 。 解： 由阻帶衰 減指標(biāo) , 選 blackman 窗 , 由過度帶寬 12 0 . 3 5 0 . 2 0 . 1 5lp lsB N?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?, 得 80N? , 通帶區(qū)間約定用 c? 表示 , 計(jì)算如下 ,22c lp u pBB??? ? ? ???? ? ????? B=(wlpwls)*pi。 由此式計(jì)算出 B= N=ceil(12*pi/B)。 由此式計(jì)算出 N=81 wp=[wlp*pi/pi6/N,wup*pi/pi+6/N]。 由此式計(jì)算出 wp=[,] 可以看出， MATLAB 得出的數(shù)據(jù)是正確的，下面開始用軟件實(shí)現(xiàn)： 首先選擇濾波器的類型，我們選擇“ band pass” 如圖 ： 圖 類型選擇 中北大學(xué) 信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 第 33 頁 共 43 頁 然后選擇窗型，我們選擇“ Blackman” 如圖 ： 圖 類型選擇 然后寫入相應(yīng)參數(shù)，如圖 ： 圖 參數(shù)設(shè)置 然后單擊“確定”按鈕 得出的濾波器頻譜圖和脈沖響應(yīng)圖為圖 ： 中北大學(xué) 信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 第 34 頁 共 43 頁 圖 頻譜圖 圖 脈沖響應(yīng)圖 中北大學(xué) 信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 第 35 頁 共 43 頁 由頻譜圖和幅值響應(yīng)圖可以看出設(shè)計(jì)出的是帶通濾波器， 且大體是滿足要求的， 下面由精確數(shù)據(jù)驗(yàn)證該設(shè)計(jì)是滿足題目要求的 輸入以下四句命令以分別得到 wls， wlp,wup,wus 上的衰減值： id1=find(w==*pi)。 db(id1) id2=find(w==*pi)。 db(id2) id3=find(w==*pi)。 db(id3) id4=find(w==*pi)。 db(id4) 可得到如圖 ： 圖 衰減值 由圖可得出： id1=,id2=,id3=,id4= 得知在 ， 0，由題目條件 60dBs?? ， 60dBs?? 是代表在阻帶 wls 和 wus 處的最小衰減， 60db 表示衰減至少是 60db。所以 id1= id4=。 60db,完全滿足要求。 其他濾波器測試方法相同，均滿足要求。 仿真驗(yàn)證 仍然以 例 2 為例子對(duì)該濾波器進(jìn)行仿真驗(yàn)證 由前 面的分析 ： wp=[wlp*pi/pi6/N,wup*pi/pi+6/N]。 由此式計(jì)算出 wp=[,] 我們用 一 個(gè)采樣頻率為 Fs=100 的波形對(duì)濾波器進(jìn)行驗(yàn)證 中北大學(xué) 信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 第 36 頁 共 43 頁 fs=100。 N=1000。 t=(0:N1)/fs。 s=2*sin(2*pi*5*t)+sin(2*pi*20*t)。%s=sin(2*pi*20*t)。 由 wp=[,]知，濾波器在 [,]內(nèi)沒有衰減 故 原輸入的波形 s=2*sin(2*pi*5*t)+sin(2*pi*20*t)在經(jīng)過濾波器后的理論波形應(yīng)該為 ss=sin(2*pi*20*t) 下面將 s通過濾波器 figure。 subplot(2,1,1)。 plot(s)。 xlim([101 200])。 title(39。濾波器的正弦信號(hào)輸入 39。)。 sf=filter(hn,1,s)。 subplot(2,1,2)。 plot(sf)。 xlim([101 200])。 title(39。濾波器的正弦信號(hào)輸出 39。)。 figure。 subplot(2,1,2)。 由軟件得到的結(jié)果為圖 ： 中北大學(xué) 信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 第 37 頁 共 43 頁 圖 輸入，輸出波形 圖 下面我們來單獨(dú)繪制理論輸出波形 ss： fs=100。 N=1000。 t=(0:N1)/fs。 ss=sin(2*pi*20*t)。 figure。 plot(ss)。 xlim([101 200])。 得到的圖為圖 ： 中北大學(xué) 信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 第 38 頁 共 43 頁 圖 波形圖 可以看出理論輸出波形和實(shí)際輸出波形一致，證明濾波器設(shè)計(jì)完全符合要求。 其他濾波器的仿真驗(yàn)證方法類似，均已證實(shí)完全能滿足設(shè)計(jì)要求。 5 “數(shù)字濾波器 設(shè)計(jì) ” 軟件的 使用說明及性能評(píng)價(jià) 使用說明 中北大學(xué) 信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 第 39 頁 共 43 頁 本程序可作為數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的 學(xué)習(xí)輔助軟件，用戶在使用時(shí)應(yīng)按照?qǐng)D 示流程進(jìn)行操作。在程序執(zhí)行過程中不應(yīng)對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)制關(guān)閉，否則可能會(huì)導(dǎo)致MATLAB 平臺(tái)產(chǎn)生運(yùn)行錯(cuò)誤；另外在輸入?yún)?shù)并點(diǎn)擊確定后，要注意程序給出的提示，對(duì)照提示正確修改參數(shù)的設(shè)定；可進(jìn)行多個(gè)濾波器依次設(shè)計(jì)，并觀察并比較其圖形結(jié)果 。 圖 軟件正確操作流程 性能評(píng)價(jià) 本程序是根據(jù)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)原理，在 MATLAB 平臺(tái)下設(shè)計(jì)用戶界面，進(jìn)行數(shù)選擇濾波器類型 選擇窗型 填入相關(guān)參數(shù) 得到設(shè)計(jì)結(jié)果 點(diǎn)擊確認(rèn)按鍵 系統(tǒng)無報(bào)錯(cuò) 打開 GUI 程序 中北大學(xué) 信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 第 40 頁 共 43 頁 據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)功能。 程序從設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)均 由本人獨(dú)立完成，由于對(duì)濾波器設(shè)計(jì)方法的掌握廣度和深度有限，而且對(duì) MATLAB 語言掌握的熟練程度不足，所以程序在功能上還有很多的不完整、不完善、不完美；但是它基本上實(shí)現(xiàn)了 FIR 數(shù)字濾波器的要求，并實(shí)現(xiàn)用戶界面、報(bào)錯(cuò)功能等功能，可以認(rèn)為是一個(gè)合格的“ 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) ”。 當(dāng)然在以后深入學(xué)習(xí)相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)后，可以對(duì)其功能進(jìn)行擴(kuò)充和完善；可以完善現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法，增加更多的設(shè)計(jì)方法；可以對(duì)程序進(jìn)行優(yōu)化，使其效率更高；可以對(duì)界面進(jìn)行美化。 結(jié) 論 本文對(duì) MATLAB 軟件作了簡要的說明， 對(duì)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的原理和使用 MATLAB中北大學(xué) 信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 第 41 頁 共 43 頁 設(shè)計(jì)濾波器作了詳盡的說明，對(duì)整個(gè)軟件的制作過程也做詳盡的敘述；總體來說 畢業(yè)設(shè)計(jì) 完成了一個(gè)簡易的濾波器設(shè)計(jì) 器 ，但是其功能和性能都有很大的不足；由于時(shí)間的原因，論文本身也相當(dāng)?shù)牟煌晟疲送庖蛟谲浖谱鬟^程中因欠缺經(jīng)驗(yàn)，數(shù)據(jù)記錄不夠完整，造成論文編寫時(shí)缺少一些過程中的數(shù)據(jù)，也是造成論文不完善的因素。由于作者的理論水平有限，故論文 沒什么 在理論上創(chuàng)新的東西，主要是以學(xué)習(xí)參考為主；但是在軟件制作和程序編寫方面均為獨(dú)立完成，在以后的學(xué)習(xí)中 會(huì) 加強(qiáng)二者的互補(bǔ)與均衡發(fā)展。 參考文獻(xiàn) [1] 唐建鋒 ,游開明 ,陳列尊 . 基于 Matlab 的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)研究型探討 [J], 現(xiàn)代中北大學(xué) 信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 第 42 頁 共 43 頁 電子技術(shù) ,2020(14): [2] 柴政 , 任海平 . 關(guān) 于 數(shù) 字濾 波 器 設(shè) 計(jì) 方法 的 探 討 [J], 通信電源技術(shù) ,:33~35 [3] 姚天任 . 數(shù)字信號(hào)處理 [M],華中理工大學(xué)出版社 ,:139~151 [3] 陳曉平 ,李長杰 . 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MATLAB 電子仿真與應(yīng)用 [M],國防工業(yè)出版社 ,2020:248~269 致 謝 經(jīng)過 半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)中北大學(xué) 信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 第 43 頁 共 43 頁 設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起 學(xué)習(xí) 的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師 楊玉華 老師。 楊 老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。除了敬佩 楊 老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次 要感謝我的學(xué)姐劉亞 萍對(duì)我的無私幫助，沒有學(xué)姐的督促和細(xì)心指導(dǎo)我不可能順利的完成設(shè)計(jì)和論文。 還 要感謝我的同學(xué)對(duì)我無私的幫助，特別是在軟件的使用 以及資料查找方面 ，正因?yàn)槿绱宋也拍茼樌耐瓿稍O(shè)計(jì) 。 我要感謝我的母校 —— 中北大學(xué) ，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一 位老師，是你們教會(huì)我專業(yè)知識(shí)。在此，我再說一次謝謝 ， 謝謝大家！