【正文】 面進(jìn)行設(shè)計(jì)，第一個(gè)是濾波器分析系統(tǒng)的初始界面，包括了此次設(shè)計(jì)的標(biāo)題，歡迎圖形，及進(jìn)入下一個(gè)界面的按鈕(WELCOM)及退出按鈕(CLOSE)；第二個(gè)界面是濾波器分析系統(tǒng)的主界面。我們看到的初始界面是一個(gè)完整的整體，但在計(jì)算機(jī)后臺(tái)，設(shè)計(jì)初始界面由四部分組成：(1)可編輯文本框(Editable text)，用于顯示輸入文本，即此次設(shè)計(jì)的標(biāo)題及內(nèi)容信息，對(duì)其進(jìn)行屬性的編輯調(diào)整可以隨意簡便的進(jìn)行信息的寫入。圖42為其屬性編輯控制器。圖42 屬性編輯控制器(2)坐標(biāo)軸對(duì)象(Axes)，用于顯示圖形，它根據(jù)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)程序顯示圖形，例如現(xiàn)在顯示的圖形為一個(gè)三維圖像，是通過編寫程序進(jìn)而在執(zhí)行時(shí)調(diào)用編寫的M文件而實(shí)現(xiàn)的。其命令為：[X,Y]=meshgrid(3:.125:3)。Z=peaks(X,Y)。surf(X,Y,Z)。axis([3 3 3 3 10 5])(3)命令按鈕(Push Buttons)，即初始界面中的按鍵WELCOM及按鍵CLOSE，單擊命令按鈕時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，比如當(dāng)按下WELCOM鍵時(shí)會(huì)執(zhí)行命令并跳轉(zhuǎn)到濾波器分析系統(tǒng)的主界面，即執(zhí)行命令：function WELCOM_Callback(hObject, eventdata, handles)addpath (39。D:\MATLAB71\work\bysj\liang\ \Filter Design39。)run (39。D:\MATLAB71\work\bysj\liang\ \Filter Design\39。)又如當(dāng)按下CLOSE鍵時(shí)，會(huì)彈出一個(gè)問題顯示對(duì)話框，詢問使用者是否關(guān)閉界面，點(diǎn)擊Yes將關(guān)閉，點(diǎn)擊No將返回界面控制。如圖43所示：圖43 按下按鍵CLOSE后出現(xiàn)的問題顯示對(duì)話框按下CLOSE鍵所執(zhí)行命令為：function CLOSE_Callback(hObject, eventdata, handles)button=questdlg(39。Do you want to continue?39。,...39。Continue Operation39。,39。Yes39。,39。No39。,39。No39。)。if strcmp(button,39。Yes39。) close。else strcmp(button,39。No39。) disp(39。Canceled file operation39。)end 濾波器分析系統(tǒng)的主界面當(dāng)在第一界面——濾波器分析系統(tǒng)的初始界面上按下按鈕(WELCOM)后，就直接執(zhí)行程序并跳轉(zhuǎn)到了第二個(gè)界面——濾波器分析系統(tǒng)的主界面。本節(jié)將詳細(xì)介紹此界面，因?yàn)檫@是整個(gè)圖形用戶界面設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。如圖44所示為濾波器分析系統(tǒng)的主界面的菜單：圖44 濾波器分析系統(tǒng)的主界面的下拉式菜單通過菜單編輯器可以簡單的編輯下拉式或彈出式菜單及修改其屬性，如圖45即為以經(jīng)過編輯的菜單編輯器： 圖45 菜單編輯器這四項(xiàng)菜單均為下拉式菜單，接下來就以四個(gè)菜單分類，詳細(xì)介紹各自其中的內(nèi)容：(1)System(系統(tǒng))：System中包含了兩大項(xiàng)：IIR system和FIR system，這兩個(gè)子系統(tǒng)中又包含許多子項(xiàng)，涵蓋了本文中所有的濾波器。在這兩個(gè)系統(tǒng)中，又分別分為Digital Filter(數(shù)字濾波器)與Analog Filter(模擬濾波器)兩個(gè)子項(xiàng)，而分別在兩個(gè)子項(xiàng)下都同樣包含著Low Pass(低通)、High Pass(高通)、Band Pass(帶通)、Band Stop(帶阻) Filter(濾波器)，另外在FIR system 中還加入了對(duì)窗函數(shù)的分析比較。這些濾波器MATLAB實(shí)現(xiàn)的M文件(程序)在上文中已全部列出，其時(shí)域或頻域幅度相位圖也已羅列，在此不重復(fù)列舉。在分析IIR模擬濾波器的時(shí)候，分析者可以對(duì)模擬高通、帶通、帶阻濾波器的參數(shù)(階次和通帶波紋系數(shù))自行輸入，并對(duì)不同參數(shù)輸入的濾波器進(jìn)行清晰的比較。例如，在分析IIR模擬帶阻濾波器時(shí)，對(duì)階次為2階和9階，通帶波紋同為10dB的兩個(gè)濾波器進(jìn)行分析，只需按要求輸入不同的參數(shù)即能進(jìn)行方便快捷的比較，如圖46，圖47所示： 圖46 IIR模擬帶通濾波器參數(shù)輸入選擇圖47 切比雪夫I型帶阻模擬濾波器(階次N=2,9)(2)Analysis(分析)：因?yàn)閷?shí)現(xiàn)的濾波器種類個(gè)數(shù)比較多，所以在Analysis中，只對(duì)兩種類型的低通濾波器進(jìn)行比較分析，即從IIR濾波器和FIR濾波器中各選出一種進(jìn)行分析。IIR 濾波器和FIR濾波器各有所長，IIR 濾波器設(shè)計(jì)簡單但是往往脫離不了模擬濾波器的格局，F(xiàn)IR濾波器雖然設(shè)計(jì)靈活，但是階次較高，信號(hào)延遲大，所以要對(duì)其進(jìn)行比較，在實(shí)際應(yīng)用中，選擇濾波器型號(hào)時(shí)，應(yīng)該從多方面加以考慮。Analysis中有兩項(xiàng)內(nèi)容，即IIR Analyze(IIR濾波器分析)和FIR Analyze(FIR 濾波器分析)。IIR Analyze是對(duì)雙線性Z變換設(shè)計(jì)數(shù)字低通濾波器進(jìn)行分析，而FIR Analyze是針對(duì)切比雪夫逼近法設(shè)計(jì)數(shù)字低通濾波器進(jìn)行分析，主要分析了IIR/FIR 數(shù)字低通濾波器的幅頻響應(yīng)，IIR/FIR 數(shù)字低通濾波器的單位脈沖響應(yīng)h(n), IIR/FIR 數(shù)字低通濾波器的群延遲特性，IIR/FIR 數(shù)字低通濾波器的零極點(diǎn)分析等四項(xiàng)分析內(nèi)容，如圖48，圖49所示：圖48 IIR 數(shù)字濾波器 Analyze圖49 FIR 數(shù)字濾波器 Analyze由圖48及圖49可以得出，IIR濾波器系統(tǒng)函數(shù)的極點(diǎn)可以位于單位圓的任何位置，因此在相同設(shè)計(jì)指標(biāo)下(與FIR濾波器相比)，實(shí)現(xiàn)IIR濾波器的階次低，經(jīng)濟(jì)效率高，但是以相位非線性為代價(jià)的。相反，F(xiàn)IR卻得到嚴(yán)格的線性相位，但FIR濾波器系統(tǒng)的極點(diǎn)固定在原點(diǎn)，所以必須使用較高階次的濾波器實(shí)現(xiàn)相同的技術(shù)指標(biāo)(與IIR濾波器相比)，通常階次要高510倍，所以致使成本較高，也造成較大的信號(hào)延遲。(3)Tool(工具)：此項(xiàng)包含一個(gè)子項(xiàng)Live Update(升級(jí))，當(dāng)計(jì)算機(jī)未聯(lián)網(wǎng)時(shí)，就會(huì)彈出一個(gè)錯(cuò)誤信息顯示對(duì)話框(Internet is not connected)。如圖410：圖410 錯(cuò)誤信息顯示對(duì)話框(4)Help(幫助)：此項(xiàng)包含兩個(gè)子項(xiàng)Help和About。當(dāng)選擇Help選項(xiàng)時(shí)，會(huì)執(zhí)行程序調(diào)用并顯示幫助的內(nèi)容；當(dāng)選擇About選項(xiàng)時(shí)，會(huì)顯示該圖形用戶界面的版本號(hào)及設(shè)計(jì)時(shí)間等相關(guān)信息。如圖411：圖411 信息顯示對(duì)話框 小結(jié)本章介紹了為方便分析者直觀的定性分析、比較各種濾波器而設(shè)計(jì)出的圖形用戶界面——濾波器分析系統(tǒng)，其內(nèi)容包含了本文中設(shè)計(jì)的各種濾波器及其分析圖，可以更直觀，更形象，更方便的分析濾波器特性。整個(gè)系統(tǒng)分為兩個(gè)界面，其內(nèi)容主要包含四部分：System(系統(tǒng))、Analysis(分析)、Tool(工具)、Help(幫助)。在System(系統(tǒng))中，介紹了本文所設(shè)計(jì)的各種濾波器；Analysis(分析)是對(duì)兩大類濾波器(IIR和FIR)進(jìn)行了簡單的分析比較；Tool(工具)和Help(幫助)給使用者提供必要的幫助提示?？偨Y(jié)與展望本次數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法是基于MATLAB的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)，是用學(xué)過的數(shù)字信號(hào)理論為依據(jù)，用MATLAB代碼來實(shí)現(xiàn)。課程設(shè)計(jì)過程中，通過IIR數(shù)字濾波器和FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)例，說明如何利用MATLAB來完成數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)。數(shù)字濾波器，在數(shù)字信號(hào)處理中有著廣泛的應(yīng)用，因此，無論是在理論研究上還是在如通訊、HDTV（高清晰度電視）、雷達(dá)、圖像處理、數(shù)字音頻等實(shí)際應(yīng)用上都有著美好的技術(shù)前景和巨大的實(shí)用價(jià)值。本文介紹了數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)背景及MATLAB系統(tǒng)軟件，討論了無限沖激響應(yīng)和有限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器的特點(diǎn)?；窘Y(jié)構(gòu)類型和各種設(shè)計(jì)方法重點(diǎn)放在按頻域技術(shù)指標(biāo)為依據(jù)的基于MATLAB的FIR濾波器設(shè)計(jì)。在MATLAB環(huán)境下，數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)已變得非常簡單和高效率，而且FIR濾波器的沖激響應(yīng)是有限長序列，其系統(tǒng)函數(shù)為一個(gè)多項(xiàng)式，它所含的極點(diǎn)多為原點(diǎn)，所以FIR濾波器是穩(wěn)定的?；贛ATLAB實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波的設(shè)計(jì)，可通過修改濾波器的參數(shù)十分方便地改變?yōu)V波器的特性，因此我們有必要對(duì)濾波器的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，理解其工作原理優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)開發(fā)穩(wěn)定性好的濾波器系統(tǒng)。掌握濾波器的設(shè)計(jì)技術(shù)和原理能為在通信領(lǐng)域、信號(hào)處理領(lǐng)域等諸多領(lǐng)域中對(duì)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)提供技術(shù)和準(zhǔn)備，這不僅具有重要的理論意義同時(shí)還具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。致謝歷時(shí)將近四個(gè)月的時(shí)間終于將這篇論文寫完，在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過了。尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師—姚偉新老師，她對(duì)我進(jìn)行了無私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助我進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，姚老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。一直以來，姚老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向姚老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫論文的過程中給予我了很多的幫助，正是由于他們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成，在這里我由衷的向他們說聲謝謝由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請各位老師批評(píng)和指正。 完成者： 參考文獻(xiàn)[1] 周輝，董正宏．?dāng)?shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ)及Matlab實(shí)現(xiàn)[M]．北京：希望電子出版社，2006：116121． [2] 彭紅平，楊福寶．基于Matlab的FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)[J]．武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，10（5） ：275278． [3] 薛年喜．Matlab在數(shù)字信號(hào)處理中的應(yīng)用[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2008：265268．[4]丁玉美, ( 第二版) [ M] .西安: 西安電子科技大學(xué)出版社, 2000: 151.[5]鄭阿奇. 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