【正文】 ce 公司信號(hào)和通信分析設(shè)計(jì)軟件 SPW 等，或者直接建筑在 MATLAB 之上，或者以 MATLAB 為主要支撐。在許多國(guó)際一流學(xué)術(shù)刊物上，（尤其是信息科學(xué)刊物），都可以看到 MATLAB 的應(yīng)用。在那里， MATLAB 是攻讀學(xué)位的大學(xué)生、碩士生、博士生必須掌握的基本工具。 在歐美大學(xué)里，應(yīng)用代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)控制、數(shù)字信號(hào)處理、模擬與數(shù)字通信 、時(shí)間序列分析、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等課程的教科書都把 MATLAB 作為內(nèi)容。在時(shí)間進(jìn)入 20 世紀(jì)九十年代的時(shí)候， MATLAB 已經(jīng)成為國(guó)際控制界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件。 從此開始 采用 C語言 來編寫 MATLAB 的內(nèi)核， 在原來 數(shù)值計(jì)算能力 的基礎(chǔ)上還推出了 數(shù)據(jù)圖視功能。 新墨西哥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任 Cleve Moler 教授 在 20 世紀(jì)七十年代年后期， 為減輕大學(xué)生編程壓力， 用FORTRAN 設(shè)計(jì) 出 一組 使用簡(jiǎn)單方便的接口用來 調(diào)用 LINPACK 和 EISPACK 庫(kù)程序， 這就是 MATLAB 的雛形 。 MATLAB 的介紹 數(shù)字信號(hào)處理 最重要的部分之一就是數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì) ， MATLAB 的工具箱函數(shù)里 有非 常 豐富的相關(guān) 設(shè)計(jì) 指令，掌握 其應(yīng)用 后可以 大大 提高工作 的 效率。 [3]數(shù)字濾波器 在很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，如 圖像信號(hào)處理、 語言信號(hào)處理、 醫(yī)學(xué)生物信號(hào)處理 等等，其中使用最普遍 的是線性時(shí)不變數(shù)字濾波器。由于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，數(shù)字濾波器已可用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)，也可用大規(guī)模集成數(shù)字硬件實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。 數(shù)字 濾波器的應(yīng)用 數(shù)字乘法器、加法器 及 延時(shí)單元 三者共同構(gòu)成了數(shù)字濾波器 。 p? 和 s? 在 低通濾波器里 分別 用下式 定義： dBHHlg20pj0jp ）（）（?? ??? （ ） dBHHlg20sj0js ）（）（?? ??? （ ） 從上式可以看出 p? 愈小 ，通帶波紋 與 通帶逼近誤差 愈小 ； s? 愈大 ，阻帶波紋越小 與 阻帶逼近誤差 愈小 ； p? 和 s? 之間的距離愈小 ，過渡帶 也隨之變得更加狹窄 。 從 p? 到 s? 為過渡帶 ，過渡帶上的頻響一般是單調(diào)下降的。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 圖 低通濾波器的技術(shù)要求 圖 低通濾波器的幅頻特性， p? 和 s? 表示 通帶邊界頻率和阻帶截止頻率。因此，即使兩個(gè)濾波器幅頻特性相同，而相頻特性不同，對(duì)相同的輸入，濾波器輸出的信號(hào)波形也是不一樣的。 [2] 大多數(shù)的 數(shù)字濾波器 都?xì)w類于 選頻濾波器 ,其 頻率響應(yīng)函數(shù) ）（ ?jeH 如下 ： ）（）（）（ ???? jjj eeHeH ? （ ） 式中， ）（ ?jeH 稱為幅頻特性函數(shù)；稱為相頻特性函數(shù)。正因?yàn)閿?shù)字濾波器通過數(shù)值運(yùn)算實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)濾波，所以數(shù)字濾波器處理精度高、穩(wěn)定、體積小、重量輕、靈活、不存在阻抗匹配問題，可以實(shí)現(xiàn)模擬濾波器無法實(shí)現(xiàn)的特殊濾波功能。 數(shù)字濾波器 的設(shè)計(jì)原理 所謂數(shù)字濾波器，是指輸入、輸出均為數(shù)字信號(hào)，通過數(shù)值運(yùn)算處理改變輸入信號(hào)所含頻率成分的相對(duì)比例，或者濾除某些頻率成分的數(shù)字器件或程序。從濾波特性上 來看， 經(jīng)典濾波器 大致分 為 低通、高通、帶通和帶阻等。當(dāng)然，對(duì) 數(shù)字 濾波器本身的研究仍在不斷進(jìn)行 。 80 年代，致力于各類新型濾波器的研究， 努力提高性能并逐漸擴(kuò)大應(yīng)用范圍。 自 60 年代起由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成工藝和材料工業(yè)的發(fā)展，濾波器發(fā)展上了一個(gè)新臺(tái)階，并且朝著低功耗、高精度、小體積、多功能、穩(wěn)定可靠和價(jià)廉方向努力，其中小體積、多功能、高精度、穩(wěn)定可靠成為 70 年代以后的主攻方向。 目 錄 1 緒 論 ................................................................... 1 引言 ................................................................ 1 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理 .............................................. 1 數(shù)字濾波器的應(yīng)用 ................................................... 2 MATLAB 的介紹 ....................................................... 3 本文的工作及安排 ................................................... 3 2 濾波器分類及比較 ......................................................... 5 2． 1 濾波器的設(shè)計(jì)原理 ................................................... 5 濾波器分類 ........................................................ 5 四種類型模擬濾波器的比較 ............................................. 9 3巴特沃斯低 通濾波器 ....................................................... 11 巴特沃斯低通濾波器的設(shè)計(jì)原理 ........................................ 11 4 MATLAB 仿真及分析 ....................................................... 15 MATLAB 工具箱函數(shù) .................................................. 15 巴特沃斯低通濾波器的 MATLAB 仿真 .................................. 15 5 結(jié)論與展望 .............................................................. 19 總 結(jié) ............................................................ 19 展 望 ............................................................ 19 致 謝 ..................................................................... 20 參考文獻(xiàn) ................................................................... 21 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 15 1 緒論 引言 凡是有能力進(jìn)行信號(hào)處理的裝置都可以稱為濾波器 。 [關(guān)鍵詞 ]巴特沃斯低通濾波器； MATLAB 仿真 ； [Abstract] First， analyse the characteristics of Butterworth lowpass filter, second use MATLAB signal processing toolbox design the mode of Butterworth low pass filter ， to study it though an explme. The method makes the design of Butterw orth filter quicklier ,more intuitively,and simp lier. [Keywords] Butterworth lowpass filter。在 MATLAB 軟件中有豐富的濾波器設(shè)計(jì)的相關(guān)命令，掌握相關(guān)的方法后可以提高我們的工作效率。 1113 周：定稿，打印論文，準(zhǔn)備答辯。 810 周：撰寫論文。 67 周：素材加工及系統(tǒng)分析。 基本要求 : 著重培養(yǎng)解決實(shí)際問題的能力及初步的理論研究能力；查閱文獻(xiàn)資料、調(diào)查收集信息的能力；獨(dú)立思考，認(rèn)真鉆研，提出方案并論證方案的能力；設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖能力；調(diào)整與測(cè)試的能力，包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與處理的能力；外文閱讀、計(jì)算機(jī)應(yīng) 用能力；撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告、設(shè)計(jì)說明書、技術(shù)總結(jié)和論文的能力；語言表達(dá)、思辨能力。 煙 臺(tái) 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 基于 MATLAB 設(shè)計(jì)巴特沃斯低通濾波器 The Design of Butterworth Lowpassing Filter Based on MATLAB 申請(qǐng)學(xué)位： 院 系： 專 業(yè)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 2021 年 05 月 26 日 煙臺(tái)大學(xué) 基于 MATLAB 設(shè)計(jì)巴特沃斯低通濾波器 姓 名： 導(dǎo) 師： 2021 年 05 月 26 日 煙臺(tái)大學(xué) 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文任務(wù)書 院（系）：光電信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院 姓名 學(xué)號(hào) 畢業(yè)屆別 專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 基于 MATLAB 設(shè)計(jì)巴特沃斯低通濾波器 指導(dǎo)教師 學(xué)歷 職稱 所學(xué)專業(yè) 主要內(nèi)容 : 本文重點(diǎn)研究怎樣通過 MATLAB 來模擬出巴特沃斯低通濾波器。討論巴特沃斯低通濾波器在實(shí)際中的一些應(yīng)用， 提出了 巴特沃斯低通濾波器的優(yōu)點(diǎn) 。 參考文獻(xiàn) : 1 李亞奇 .基于時(shí)分復(fù)用的 CSD編碼 FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) .天津大學(xué) 出版社 , 2021 2 冀偉 .虛擬儀器及數(shù)據(jù)庫(kù)在起落架測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用 .西北工業(yè)大學(xué)出版社 , 2021 進(jìn)度安排 ： 56 周：查找、閱讀、翻譯文獻(xiàn)。 78 周：撰寫論文大綱。 1011 周：論文修改完善。 指導(dǎo)教師（簽字） ： 年 月 日 院（系）意見： 教學(xué)院長(zhǎng)（主任）（簽字）： 年 月 日 備注： [摘要 ] 濾波器設(shè)計(jì)是數(shù)字信號(hào)處理的重要內(nèi)容。首先對(duì)巴特沃斯低通濾波器的特性進(jìn)行研究，然后用 MATLAB 信號(hào)處理工具箱提供的函數(shù)設(shè)計(jì)出巴特沃斯低通濾波器模型，并對(duì)具體實(shí)例進(jìn)行分析，使得巴特沃斯濾波器的設(shè)計(jì)更加快捷、直觀、簡(jiǎn) 單。 MATLAB simulation。 濾波器 在 如今的 電信設(shè)備和各類控制系統(tǒng) 里面 應(yīng)用 范圍最廣、技術(shù)最為 復(fù)雜 ， 濾波器的 好壞 直接決定 著 產(chǎn)品的優(yōu)劣。使以 數(shù)字濾波器 為主的 各種濾波器 得到了 飛速 的 發(fā)展，到 70 年代后期， 數(shù)字濾波器的 單片集成已被研制出來并得到應(yīng)用。 90年代至現(xiàn)在主要致力于把各類濾波器應(yīng)用于各類產(chǎn)品的開發(fā)和研制。 [1] 濾波器 主要分成 經(jīng)典濾波器和 數(shù)字 濾波器 兩類 。本文主要對(duì)低通 數(shù)字 濾波器做主要研究。因此，數(shù)字濾波器的概念和模擬濾波相同，只是信號(hào)的形式和現(xiàn)實(shí) 濾波方法不同。如果要處理的是模擬信號(hào)，可以通過 A/DC 和 D/AC，在信號(hào)形式上進(jìn)行匹配轉(zhuǎn)換，同樣可以使用數(shù)字濾波器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行濾波 。幅頻特性 反應(yīng)的是 信號(hào) 從此濾波器 通過 后 各個(gè) 頻率成分 的 振幅衰減情況，相頻特性 表示的是經(jīng)過 濾波器 之后各個(gè) 頻率成分 在時(shí)間上的延時(shí)情況。 通常情況下 幅頻特性 決定了 選頻濾波器的技術(shù)要求， 因?yàn)?巴特