【正文】 IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計、 IIR 數(shù)字濾波器階次估計等方面的函數(shù)命令。通過 Matlab 和相關(guān)工具箱，工程師、科研人員、數(shù)學(xué)家和教育工作者可以在統(tǒng)一的平臺下完成相應(yīng)的科學(xué)計算工作。隨著版本的不斷升級，內(nèi)容不斷擴(kuò)充，功能更加強(qiáng)大，從而被廣泛應(yīng)用于仿真技術(shù)、自動控制和數(shù)字信號處理等領(lǐng)域。而采用數(shù)字技術(shù)則避免很多類似的難題，當(dāng)然數(shù)字濾波器在其他方面也有很多突出的優(yōu)點都是模擬技術(shù)所不能及的 ，所以采用數(shù)字濾波器對信號進(jìn)行處理是目前的發(fā)展方向。隨著信息時代數(shù)字時代的到來，數(shù)字濾波技術(shù)已經(jīng)成為一門及其重要的科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域。如果IIR 濾波器和 FIR 濾波器具有相同的性能，那么通常 IIR 濾波器可以用較低的階數(shù)獲得高的選擇性，執(zhí)行速度更快，所有的儲存單 元更少，所有既經(jīng)濟(jì)又高效。 數(shù)字濾波在 DSP（數(shù)字信號處理）中占有重要地位。眾所周知，實際過 程中信號傳輸都要經(jīng)過調(diào)制與解調(diào)這一過程，由于消息傳過來的原始信號即調(diào)制信號具有頻譜較低的頻譜分量，這種信號在許多信道中不宜傳輸。 從事電子通信業(yè)而不能熟練操作使用 Matlab 電子線路設(shè)計軟件，在工作和學(xué)習(xí)中將是寸步難行的。為即將進(jìn)入社會參加工作打下堅實的基礎(chǔ) 。 我的畢業(yè)設(shè)計的課題是《基于 Matlab 的數(shù)字濾波器的設(shè)計與仿真分析》，其主要目的是通過此次課程設(shè)計進(jìn)一步學(xué)習(xí)和鞏固數(shù)字信號處理及其相關(guān)知識，并 學(xué)會利用所學(xué)的知識能力，在設(shè)計過程中能綜合運用所學(xué)知識內(nèi)容，進(jìn)一步熟悉和掌握 Matlab 的使用方法 。長期以來，信號處理技術(shù)一直用于轉(zhuǎn)換、產(chǎn)生模擬或數(shù)字信號，其中最為頻繁應(yīng)用的領(lǐng)域就是信號的濾波。 IIR。 the other is about the design of the FIR filters by means of window functions. The design of FIR and IIR follows the procedures of theoretical analysis, programming design and unit impulse response of digital filter is limited, can be achieved by a causal system, so digital filter can make it that is causal and stable system. Key words:Digital Filter。 secondly, it is analogtodigital filter conversion。 數(shù)字濾波器的單位沖激響應(yīng)是有限長的，可以用一個因果系統(tǒng)來實現(xiàn)，因而數(shù)字濾波器可以做成即是因果又是穩(wěn)定的系統(tǒng)。在有限脈沖響應(yīng)（ FIR） 數(shù)字濾波器設(shè)計中，研究了 FIR 線性相位濾波器的特點和用窗函數(shù)法設(shè)計 FIR濾波器兩個問題。 畢 業(yè) 設(shè) 計 基于 Matlab 的數(shù)字濾波器的設(shè)計與仿真分析 學(xué) 院 名 稱： 新華學(xué)院 專 業(yè) 名 稱： 電子信息工程 年 級： 2021 級 學(xué) 生 學(xué) 號： 學(xué) 生 姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 申 請 日 期： 2021 年 5 月 10 日 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 I 摘 要 本文研究了 IIR數(shù)字濾波器和 FIR數(shù)字濾波器在 Matlab 環(huán)境下的設(shè)計方法及仿真分析。在無限脈沖響應(yīng)（ IIR） 數(shù)字濾波器設(shè)計中，先采用脈沖響 應(yīng)不變法及雙線性 Z變化法設(shè)計數(shù)字濾波器，最后進(jìn)行濾波器的頻帶轉(zhuǎn)換，即進(jìn)行模擬濾波器的設(shè)計，然后進(jìn)行模擬 數(shù)字濾波器轉(zhuǎn)換。這兩類濾波器全部設(shè)計過程都是由理論分析、編程設(shè)計、具體實現(xiàn)的步驟進(jìn)行的。 關(guān)鍵詞： 數(shù)字濾波器； Matlab； 無限脈沖響應(yīng)；有限脈沖響應(yīng) 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 II Abstract In this paper, designs of the Infinite Impulse Response digital filter (IIR) and Finite Impulse Response digital filter (FIR) under Matlab are studied. The design of IIR filters can be achieved through three steps: firstly, the design of analog lowpass filter。 lastly, it is the conversion of filter frequency band. In design of FIR filters, two questions are discussed: the characteristics of FIR linear phase filter and reasoning of related formulas。 Matlab。 FIR 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 III 目 錄 第 1 章 緒論 .............................................................. 1 課題的背景及研究意義 ................................................ 1 國內(nèi)外的研究綜述 .................................................... 1 研究內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo) .................................................. 2 研究方法 ............................................................ 3 第 2 章 數(shù)字濾波器的基本概念 ............................................ 4 數(shù)字濾波器的定義 .................................................... 4 數(shù)字濾波器的分類 .................................................... 4 IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計方法 .............................................. 4 模擬濾波器設(shè)計 ................................................ 4 模擬 數(shù)字濾波器設(shè)計 ........................................... 5 頻帶變換 ...................................................... 7 FIR 數(shù)字濾波器設(shè)計方法 .............................................. 8 線性相位條件 .................................................. 8 線性相位 FIR 濾波器幅度特性的特點 .............................. 9 線性相位 FIR 濾波器零點分布特點 ............................... 10 各種窗函數(shù)的實現(xiàn)與比較 ....................................... 12 本章小結(jié) ........................................................... 12 第 3 章 基于 Matlab 的 IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計與仿真分析 .................. 13 基于 Matlab 的模擬濾波器設(shè)計與仿真分析 .............................. 13 巴特沃斯低通濾波器設(shè)計與仿真分析 ............................. 13 切比雪夫低通濾波器設(shè)計與仿真 ................................. 14 橢圓低通濾波器設(shè)計與仿真 ..................................... 17 基于 Matlab 的模擬 數(shù)字濾波器變換仿真 ............................... 19 脈沖響應(yīng)不變法 ............................................... 19 雙線性 Z變換法 ............................................... 21 基于 Matlab 的頻帶變換仿真 .......................................... 23 模擬低通濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字高通濾波器 ........................... 23 模擬低通濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字帶阻濾波器 ........................... 25 模擬低通濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字帶通濾波器 ........................... 26 第 4 章 基于 Matlab 的 FIR 數(shù)字濾波器設(shè)計與仿真分析 .................. 28 基于 Matlab 的窗函數(shù)的 FIR 數(shù)字濾波器設(shè)計與仿真分析 .................. 28 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 IV 海明窗設(shè)計與仿真數(shù)字低通濾波器 ............................... 28 漢寧窗設(shè)計與仿真數(shù)字高 通濾波器 ............................... 29 漢寧窗設(shè)計與仿真數(shù)字帶阻濾波器 ............................... 33 布拉克曼窗及三角窗設(shè)計與仿真數(shù)字帶通濾波器 ................... 35 第 5 章 工程 實例 ......................................................... 40 IIR 數(shù)字濾波器工程實例 ............................................. 40 FIR 數(shù)字濾波器工程實例 ............................................. 41 第 6 章 結(jié) 論 ............................................................. 43 附錄 ...................................................................... 44 參考文獻(xiàn) ................................................................. 47 致謝 ...................................................................... 48 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 1 第 1 章 緒 論 信號與信號處理是信息科學(xué)中近幾十年來發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一。數(shù)字濾波是語音、圖像處理、模式識別和譜分析等應(yīng)用中的一個基本處理部件，它可以滿足濾波器對幅度和相位特性的嚴(yán)格要求，避免模擬濾波器無法克服的電壓漂移、溫度漂移和噪聲等問題。對數(shù)字濾波器的原理有較深的了解 。 掌握收集資料、消化資料和綜合資料的能力等等。在數(shù)學(xué)、電子、金融等行業(yè)，使用 Matlab 等計算機(jī)軟件對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計、仿真在很早以前就已經(jīng)成為了一種趨勢，這類軟件的問世也極大地提高了設(shè)計人員在通信、電子等行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量與效率。因而，在通信系統(tǒng)的發(fā)送端通常需要有調(diào)制過程，反之在接收端則需要有解調(diào)過程。數(shù)字濾波器按實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或者從單位脈沖響應(yīng)，分為 IIR(無限脈沖響應(yīng)）和 FIR（有限脈沖響應(yīng)）濾波器。 數(shù)字濾波器精確度高、使用靈活、可靠性高，具有模擬設(shè)備所沒有的許多優(yōu)點，已廣泛地應(yīng)用于各個科