【正文】 切不必要的編程工作。給出了使用 MATLAB 語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和利用信號(hào)處理工具箱工具進(jìn)行界面設(shè)計(jì)的詳細(xì)步驟。 傳統(tǒng)的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)過程復(fù)雜、計(jì)算工作量大，濾波特性調(diào)整困難，影響了它的應(yīng)用。在新的版本中也加入了對(duì) C， FORTRAN， C++， JAVA 的支持。 MATLAB 可以進(jìn)行 矩陣 運(yùn)算、繪制 函數(shù) 和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn) 算法 、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、 圖像處理 、 信號(hào)檢測(cè) 、金融建 模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。 MATLAB 和 Mathematica、 Maple 并稱為三大 數(shù)學(xué) 軟件。 MATLAB 概述 MATLAB 是由美國 MATNWORKS 公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。 畢業(yè)論文（ 設(shè)計(jì)） 7 隨著信息時(shí)代數(shù)字 的到來，數(shù)字濾波技術(shù)發(fā)揮的左右越來越廣泛。與 IIR濾波器相比， FIR 的實(shí)現(xiàn)是非遞歸的，總是穩(wěn)定的；更重要的是， FIR 濾波器在滿足幅頻響應(yīng)要求的同時(shí)，可以獲得嚴(yán)格的線性相位特性。 數(shù)字濾波器是一種用來過濾時(shí)間離散信號(hào)的數(shù)字系統(tǒng)，通過對(duì)抽樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理來達(dá)到頻域?yàn)V波的目的。 另 外， 數(shù)字濾波器精確度高，使用靈活。 課題研究的目的和意義 課題任務(wù)就是 利用 MATLAB 實(shí)現(xiàn)低通濾波器的設(shè)計(jì)，再通過頻率變換將低通濾波器轉(zhuǎn)換成希望類型的濾波器。它是相對(duì)于無限脈沖響應(yīng)濾波器 (IIR)而言。 有限脈沖響應(yīng)濾波器是數(shù)字濾波器的一種 ， 簡(jiǎn)稱 FIR 數(shù)字濾波器（ finite impulse response filter）。數(shù)字濾波器和模擬濾波器有著相同的濾波概念 ,根據(jù)其頻率響應(yīng)特性可分為低通、高通、帶通、帶阻等類型 ,與模擬濾波器相比 ,數(shù)字濾波器除了具有數(shù)字信號(hào)處理的固有優(yōu)點(diǎn)外 ,還有濾波精度高 (與系統(tǒng)字長(zhǎng)有關(guān) )、穩(wěn)定性好 (僅運(yùn)行在 0與 l兩個(gè)電平狀態(tài) )、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 FIR 畢業(yè)論文（ 設(shè)計(jì)） 6 第 1 章 緒論 課題背景 數(shù)字濾波器是具有一定傳輸選擇特性的數(shù)字信號(hào)處理裝置 ,其輸入、輸出均為數(shù)字信號(hào) ,實(shí)質(zhì)上是一個(gè)由有限 精度算法實(shí)現(xiàn)的線性時(shí)不變離散系統(tǒng)。 MATLAB。基于 MATLAB 的數(shù)字濾波器有：界面設(shè)計(jì)與程序直接設(shè)計(jì)兩種方法。數(shù)字濾波器是由數(shù)字乘法器、加法器和延時(shí)單元組成的一種裝置。 數(shù)字濾波器是數(shù)字信號(hào)處理中最重要的組成部分之一。給出了使用 MATLAB 語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和利用信號(hào)處理工具箱的工具進(jìn)行界面設(shè)計(jì)的詳細(xì)步驟。 畢業(yè)論文（ 設(shè)計(jì)） 1 湖北理工學(xué)院 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 ： 基于 MATLAB的 FIR 帶通數(shù)字濾波器設(shè) 計(jì) 姓 名： 鄭潔 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 班 級(jí)： 2020 學(xué) 號(hào)： 202040140133 指導(dǎo)教師： 孫川 完成時(shí)間 ： 2020年 5 月 25 畢業(yè)論文（ 設(shè)計(jì)） 2 目 錄 摘要 ABSTRACT…………………………………………………………………………………… 4 第 1章 緒論 ……………………………………………………………………………… … … 6 課題背景 … …………………………………………………… ………… … 6 課題研究的目的和意義 …… ………………………………………… …… 7 MATLAB 概述 …………………………………………………………… 8 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) …… …………………………………… 9 論文的主要研究?jī)?nèi)容 …… ………………………………………… 10 預(yù)期達(dá)到的目標(biāo) …… ……………………………………………… 11 第 2 章 濾波器的特性 數(shù)字濾波器的定義、分類及特點(diǎn) …… ……………………………………… 12 FIR 濾波器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) …… ……………………………………………… 13 FIR 線性相位濾波器的特點(diǎn) …… ………………………………………… 14 實(shí)際濾波器的設(shè)計(jì)指標(biāo) …… ……………………………………………… 16 第 3 章 FIR 數(shù)字濾波器 主要設(shè)計(jì)方法的 比較 窗函數(shù)法 …… ……………………………………………………… 17 概述 …… ……………………………………………………… 17 優(yōu)缺點(diǎn) …… ……………………………………………………… 18 頻率抽樣法 概述 …… ……………………………………………………… 19 優(yōu)缺點(diǎn) …… …………………………………………………… 20 其它設(shè)計(jì)方法 …… ……………………………………………………… 22 設(shè)計(jì)方法的選定 …… …………………………………………………… 22 FIR 數(shù)字濾波器的最優(yōu)化設(shè)計(jì) …… …………………………………… 23 第 4 章 FIR 濾波器的 MATLAB 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的基本思路 …… …………………………………………………… 25 設(shè)計(jì)的總流程圖 …… …………………………………… 26 窗函數(shù)的種類及理論特點(diǎn) …… ………………………………………… 27 畢業(yè)論文（ 設(shè)計(jì)） 3 設(shè)計(jì)函數(shù) fir1 和 fir2…… …………………………………………… 28 FIR 數(shù)字濾波器的具體設(shè)計(jì)步驟 …… ………………………………… 29 線性相位 FIR 低通濾波器 的 設(shè)計(jì) …… ………………………………… 31 帶通濾波器 的 設(shè)計(jì) …… ………………………………………………… 37 概述 …… ……………………………………………………… 37 帶通濾波器的獲取 …… …………………………………… 40 結(jié)論分析 …… ……………………………………………………… 43 第 5 章 總結(jié)與展望 …… ……………………………………………………… 44 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………… 45 致謝 ……………………………………………………………………………………………… 46 畢業(yè)論文（ 設(shè)計(jì)） 4 摘 要 傳統(tǒng)的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)過程復(fù)雜計(jì)算工作量大，濾波特性調(diào)整困難，影響了它的應(yīng)用。本文介紹了一種利用 MATLAB 信號(hào)處理 工具箱（ Signal Processing Toolbox）快速有效的設(shè)計(jì)由軟件組成的常規(guī)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法。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，有利于濾波器設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。在許多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中廣泛使用濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。它是一個(gè)離散時(shí)間系統(tǒng)，其功能 是對(duì)輸入離散信號(hào)的數(shù)字代碼進(jìn)行運(yùn)算處理，以達(dá)到改變信號(hào)頻譜的目的。 關(guān)鍵詞 : 數(shù)字濾波器 ， MATLAB， 無限沖激響 應(yīng)， 有限沖激響應(yīng) 畢業(yè)論文（ 設(shè)計(jì)） 5 ABSTRACT Traditional digital filter design process plex, the putation workload is big, the filter characteristic adjustment difficulty, has affected its application. This article introduced one kind using the MATLAB signal processing toolbox (Signal Processing Toolbox) the fast effective design the conventional numeral filter design method which is posed by software. Produced has used the MATLAB language to carry on the programming and carries on contact surface design using the signal processing toolbox FDA Tool . the detailed step. Using the MATLAB design filter, may contrast the design request and the filter characteristic adjustment parameter as necessary directviewing is simple, enormous reduced the work load, is advantageous optimization which designs to the filter. Digital filter is one of the most important part of the digital signal Processing. In many fields of science and technology, it is widely used for signal processing. Digital filter is a kind of installation that is made of digital multiplier, adder and the unit of delay time. Digital filter is a discrete time system. Its function is to carry out the digital code of the input dispersed signal so as to change signal frequency spectrum. MATLABbased digital filter has two design methods: interface design and direct design. Key words :Digital filter。 IIR 。它的基本工作原理是利用離散系統(tǒng)特性對(duì)系統(tǒng)輸入信號(hào)進(jìn)行加工和變換 ,改變輸入序列的頻譜或信號(hào)波形 ,讓有用頻率的信號(hào)分量通過 ,抑制無用的信號(hào)分量輸出。數(shù)字濾波器按單位脈沖響應(yīng)的性質(zhì)可分為無限長(zhǎng)單位脈沖響應(yīng)濾波器 IIR 和有限長(zhǎng)單位脈沖響應(yīng) 濾波器 (FIR)兩種。這類濾波器對(duì)于脈沖輸入信號(hào)的響應(yīng)最終趨向于 0，因此是有限的，而得名。 本課題根據(jù)理論科研需要設(shè)立。利用所設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)多個(gè)頻帶疊加的正弦信號(hào)進(jìn)行處理，對(duì)比輸入輸出信號(hào)，分析濾波器特性?？煽啃愿?，具有模擬設(shè)備所沒有的許多優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)其單位沖激響應(yīng)函數(shù)的時(shí)域特性可分為兩類：無限沖激響應(yīng)（ IIR）濾波器和有限沖激響應(yīng)（ FIR）濾波器。因此，它在高保真的信號(hào)處理，如數(shù)字音頻、圖像處理、數(shù)據(jù)傳輸、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 所以，本課題是一個(gè)很實(shí)用，很有市場(chǎng)前景的項(xiàng)目。它將數(shù)值分析、 矩陣計(jì)算 、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非 線性 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 建模 和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué) 領(lǐng)域 提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語言（如 C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在 數(shù)值計(jì)算 方面首屈一指。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 來解算問題要比用 C， FORTRAN 等語言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且 MATLAB 也吸收了像 Maple 等軟件的優(yōu)點(diǎn)， MATLAB 成為一個(gè)強(qiáng)大的 數(shù)學(xué)軟件 ?？梢灾苯诱{(diào)用 ,用戶也可以將自己編 寫的實(shí)用程序?qū)氲?MATLAB 函數(shù)庫中