【正文】 用性分析： ① IIR 功能單調(diào)，難以擺脫幾個(gè)經(jīng)典濾波器框架的束縛 。 (3)設(shè)計(jì)工具因素： ① IIR 的設(shè)計(jì)已經(jīng)有成熟的設(shè)計(jì)步驟和參數(shù)表，容易寫出 ()hz 的函數(shù)閉式。 (2)結(jié)構(gòu)因素： ① IIR 必須采用遞歸結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)的 舍入處理即有限字 長(zhǎng)效應(yīng)，將引起寄生震蕩，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)容易不穩(wěn)定。 ③ 若設(shè)計(jì)線性相位系統(tǒng)，應(yīng)優(yōu)先考慮 FIR。 7 3 FIR數(shù)字濾波器的 概述 FIR 與 IIR 數(shù)字濾波器的比較 (1)性能分析： ① IIR 能用較低的階數(shù)獲得較好的選擇性，但嚴(yán)重的非線性相位難以消除 ； 存儲(chǔ)單元少、運(yùn)算快 。 (8)音樂(lè) 數(shù)字濾波器為音樂(lè)領(lǐng)域開辟了一個(gè)新局面，在對(duì)信號(hào)進(jìn)行編輯、合成、以及在音樂(lè)中加入交混回響、合聲等特殊效果特殊方面，數(shù)字濾波技術(shù)都顯示出了強(qiáng)大的威力。他們的信號(hào)處理任務(wù)都主要是對(duì)微弱的目標(biāo)回波進(jìn)行檢測(cè)和分析，從而達(dá)到對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、定位、跟蹤、導(dǎo)航、成像顯示等目的，他們應(yīng)用到的主要信號(hào)處理技術(shù)包括濾波、門限比較、譜估計(jì)等。 (6)聲納 聲納信號(hào)處理分為兩大類，即有源聲納信號(hào)處理和無(wú)源聲納信號(hào)處理，有源聲納系統(tǒng)涉及的許多理論和技術(shù)與雷達(dá)系統(tǒng)相同。在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)處理部分是不可缺少的，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)成像顯示都離不開數(shù)字濾波技術(shù)。 (5)雷達(dá) 雷達(dá)信號(hào)占有的頻帶非常寬，數(shù)據(jù)傳輸速率也非常高，因而壓縮數(shù)據(jù)量和降低數(shù)據(jù)傳輸率是雷達(dá)信號(hào)數(shù)字處理面臨的首要問(wèn)題。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。其中，被認(rèn)為是通信技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向的軟件無(wú)線電技術(shù)，更是以數(shù)字濾波技術(shù)為基礎(chǔ)。 (3)通信 在現(xiàn)代通信技術(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。近年 來(lái)，這 5 個(gè)方面都取得了不少研 究成果，并且 在市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了一些相關(guān)的軟件和硬件產(chǎn)品，例如 ： 盲人閱讀機(jī)、啞人語(yǔ)音合成器、口授打印機(jī)、語(yǔ)音應(yīng)答機(jī) 、 各 種會(huì)說(shuō)話的儀器和玩具 以及通信和視聽產(chǎn)品大量使用的音頻壓縮編碼技術(shù)。 (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)發(fā)展的領(lǐng)域之一。根據(jù)有用信號(hào)和噪聲的不同特性，提取有用信號(hào)的過(guò)程稱為濾波，實(shí)現(xiàn)濾波功能的系數(shù)稱為濾波器。 ? (? )越接近常數(shù)，信號(hào)相位失真越小。 群時(shí)延函數(shù) 當(dāng)濾波器幅頻特性滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，為保證輸出信號(hào)失真度不超過(guò)允許范圍，對(duì)其相頻特性 ? (? )也應(yīng)提出一定要求。濾波器某一性能指標(biāo) y對(duì)某一元件參數(shù) x變化的靈敏度記作 yxS ，定義為： yxS = //dyydxx (24) 靈敏度是濾波電路設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要參數(shù)，可以用來(lái)分析元件實(shí)際值偏離設(shè)計(jì)值時(shí)，電路實(shí)際性能與設(shè)計(jì)性能的偏差程度；也可以用來(lái)估計(jì)在使用過(guò)程中元件參數(shù)值變化時(shí)，電路性能變化情況。 ? 的倒數(shù) Q=1/? 稱為品質(zhì)因數(shù)，是評(píng)價(jià)帶通與帶阻濾波器頻率選擇特性的一個(gè)重要指標(biāo)， Q 為 ： 4 Q= 0??? (23) 式中的 ?? 為帶通或帶阻濾波器的 3dB 帶寬 , 0? 為中心頻率，在很多情況下中心頻率與固有頻率 0? 相等。 阻尼系數(shù)與品質(zhì)因數(shù) 阻尼系數(shù) ? 是表征濾波器對(duì)角頻率為 0? 信號(hào)的阻尼作用，是濾波器中表示能量衰耗的一項(xiàng)指標(biāo)，它是與傳遞函數(shù)的極點(diǎn)實(shí)部大小相關(guān)的一項(xiàng)系數(shù)。 (2)對(duì)帶阻濾波器，應(yīng)給出阻帶衰耗，衰耗定義為增益的倒數(shù)。 (4)當(dāng)電路沒(méi)有損耗時(shí)，固有頻率 0f = 0? /2? 是其諧振頻率，復(fù)雜電路往往有多個(gè)固有頻率。 (2)阻帶截頻 rf = r? /2? 為阻帶與過(guò)渡帶的邊界點(diǎn)，在該點(diǎn)信號(hào)衰耗下降 到規(guī)定的下限。 ② FIR 數(shù)字濾波器：實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)通常有直接型、級(jí)聯(lián)型、線性相位型和頻率取樣型。 ② 現(xiàn)代濾波器 ：根據(jù)隨機(jī)信號(hào)的一些統(tǒng)計(jì)特性，在某種最佳準(zhǔn)則下，最大限度地抑制干擾，同時(shí)最大限度地恢復(fù)信號(hào)，從而達(dá)到最佳濾波的目的。對(duì)于線性時(shí)不變系統(tǒng)，其時(shí)域輸入輸出關(guān)系是： ( ) ( ) ( )y n x n h n?? (21) 數(shù)字濾波器的分類 經(jīng)典數(shù)字濾波器按照單位取樣響應(yīng) ()hn 的時(shí)域特性可分為無(wú)限沖激響應(yīng) (IIR,Infinite Impulse Response)系統(tǒng)和有限沖激響應(yīng) (FIR,Finite Impulse Response)系統(tǒng)。因此， DF 的實(shí)現(xiàn)要比 AF 容易得多，并且更容易獲得較理 想的濾波性能。 當(dāng)用硬件實(shí)現(xiàn)一個(gè) DF 時(shí)，所需的原件是乘法器、延時(shí)器和相加器；而用 MATLAB 軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)，它僅僅需要線性卷積程序就可以實(shí)現(xiàn)。 數(shù)字濾波器的作用是利用離散時(shí)間系統(tǒng)的特性對(duì)輸入信號(hào)波形（或頻譜）進(jìn)行加工處理，或者說(shuō)利用數(shù)字方 法按預(yù)定的要求對(duì)信號(hào)進(jìn)行變換。 2 2 數(shù)字濾波器原理 數(shù)字濾波是數(shù)字信號(hào)分析中最重要的組成部分之一， 與模擬濾波相比，它具有精度和穩(wěn)定性高、系統(tǒng)函數(shù)容易改變、靈活性強(qiáng)、便于大規(guī)模集成和可實(shí)現(xiàn)多維濾波等優(yōu)點(diǎn)。 MATLAB 中進(jìn)行數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化為函數(shù)的調(diào)用，極大方便了數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)。 MATLAB 是一款功能強(qiáng)大、易于使用的高效數(shù)值計(jì)算和可視化軟件，它為進(jìn)行算法開發(fā)、數(shù)據(jù)計(jì)算、信號(hào)分析與可視化提供了交互式應(yīng)用開發(fā)環(huán)境，主要包括基本數(shù)學(xué)計(jì)算、編程環(huán)境（ M 語(yǔ)言） 、數(shù)據(jù)可視化、 GUIDE 等。 目前數(shù)字濾波 器 的設(shè)計(jì)有許多現(xiàn)成的高級(jí) 語(yǔ)言設(shè)計(jì)程序，但它們的設(shè)計(jì)效率較低，不具有可視圖形，不便于修改參數(shù)等缺點(diǎn)，而 MATLAB語(yǔ)言正好能彌補(bǔ)以上缺點(diǎn)。在數(shù)字信號(hào)處理的基本方法中，通常會(huì)涉及到變換、濾波、頻譜分析、調(diào)制解調(diào)和編碼分析等處理。 隨著信息與數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理已成為當(dāng)今極其重要的學(xué)科與技術(shù)領(lǐng)域之一。 與模擬濾波器類似，數(shù)字濾波器也是一種選頻器件，它對(duì)有用信號(hào)的頻率分量的衰減很小，使之比較順利地 通過(guò)，而對(duì)噪聲等干擾信號(hào)的頻率分量給予較大幅度衰減，盡可能阻止它 們通過(guò)。 數(shù)字濾波器從實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或者從單位脈沖響應(yīng)分類 ， 可以分成無(wú)限脈沖響應(yīng) (IIR)濾波器和有限脈沖響應(yīng) (FlR)濾 波器 。 windows function。 關(guān)鍵詞 ： MATLAB； FIR 數(shù)字 濾波器； 窗函數(shù) ； SPTool ABSTRACT The windows function is an important method of designing the Finite Impulse Response Digital Filter. This paper represents the design of lowpass, highpass, bandpass and bandstop which belong to the Finite Impulse Response Digital Filter (FIR) by the windows function. This paper gives examples to achieve and simulate them with the MATLAB software. Then it gives the Unit Impulse Response and Scope Response of the four sorts of FIR Digital Filter, and it proves the results are right. This paper also uses SPTool tool of MATLAB Signal Processing Toolbox to design the denoising filtering finite impulse response filter. It is intuitive and easy to design FIR Digital Filter by using MATLAB software, which greatly reduces the workload and achieves the ideal application purpose. Keywords: MATLAB。論文中也利用 MATLAB信號(hào)處理工具箱中的 SPTool 工具設(shè)計(jì)出具有去噪濾波功能的有限脈沖響應(yīng)濾波器。本論文介紹了利用窗函數(shù)設(shè)計(jì)低通 、 高通 、帶通 和 帶阻四種 FIR 數(shù)字濾波器。本人授權(quán)許昌學(xué)院可以將畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù) 據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編論文（設(shè)計(jì)）。與本研究成果相關(guān)的所有人所做出的任何貢獻(xiàn)均已在論文（設(shè)計(jì)）中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 MATLAB的 FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 獨(dú) 創(chuàng) 性 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下取得的研究成果。除了文中特別加以注釋和致謝的地方外，論文（設(shè)計(jì)）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果。 簽名： 年 月 日 授 權(quán) 聲 明 本人完全了解許昌學(xué)院有關(guān)保留、使用本科生 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，即：有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的復(fù)印件和磁盤，允許畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）被查閱和借閱。 本人論文（設(shè)計(jì)）中有原創(chuàng)性數(shù)據(jù)需要保密的部分為（如沒(méi)有，請(qǐng)?zhí)顚?“無(wú) ”）： 簽名： 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 摘 要 窗函數(shù)是設(shè)計(jì) FIR 數(shù)字濾波器的重要方法。結(jié)合實(shí)例，利用 MATLAB 軟件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)和仿真，然后得到 這四種 FIR 數(shù)字濾波器 的單位脈沖響應(yīng)和幅度響應(yīng)， 并 得到正確的運(yùn)行結(jié)果。利用 MATLAB 軟件設(shè)計(jì) FIR 數(shù)字濾波器，直觀簡(jiǎn)便，極大地減輕了工作量，達(dá)到理想的應(yīng)用目的。 FIR Digital Filter。 SPTool 目 錄 1 緒論 ............................................................................................................................................. 1 2 數(shù)字濾波器 原理 ......................................................................................................................... 2 數(shù)字濾波器的概念 ......................................................................................................