数字信号处理课程设计论文-基于MATLAB数字带通滤波器的设计与仿真
数字信号综合设计matlab数字带通滤波器
数字信号处理综合设计实验报告一、实验目的:（1）深刻理解滤波器的设计指标及根据指标进行数字滤波器设计的过程（2）了解滤波器在通信系统中的应用二、实验步骤:1.通过SYSTEMVIEW 软件设计与仿真工具，设计一个FIR 数字带通滤波器，预先给定截止频率和在截止频率上的幅度值， 通过软件设计完后，确认滤波器的阶数和系统函数，画出该滤波器的频率响应曲线，进行技术指标的验证。
建立一个两载波幅度调制与解调的通信系统，将该滤波器作为两个载波分别解调的关键部件，验证其带通的频率特性的有效性。
系统框图如下：规划整个系统，确定系统的采样频率、观测时间、细化并设计整个系统，仿真调整并不断改进达到正确调制、正确滤波、正确解调的目的。
（参考文件zhan3.svu ）（1） 检查滤波器的波特图，看是否达到预定要求；（2） 检查幅度调制的波形以及相加后的信号的波形与频谱是否正常； （3） 检查解调后的的基带信号是否正常，分析波形变形的原因和解决措施； （4） 实验中必须体现带通滤波器的物理意义和在实际中的应用价值。
2.熟悉matlab 中的仿真系统；3.将1.中设计的SYSTEMVIEW （如zhan3.svu ）系统移植到matlab 中的仿真环境中，使其达到相同的效果；4.或者不用仿真环境，编写程序实现该系统，并验证调制解调前后的信号是否一致。
sin ω2基带信号1实验总共提供三个单元的时间（6节课）给学生，由学生自行学习和自行设计与移植三、实验内容：1.使用MATLAB软件中的图形化工具按照zhan3连接带通滤波器、低通滤波器等如下图：2.其中各参数如下：（1）Plus Generator设置如下：脉冲类型为Sample based，幅值1，周期100，脉冲宽度50，采样时间0.001s（2）载波设置如下：100HZ的载波：幅度为5，采样时间为0.001s300HZ的载波：幅度为5，采样时间为0.001s（3）带通滤波器设置如下：带通滤波器1：带通滤波器2：低通滤波器1：低通滤波器2：（5）幅频特性观察窗设置如下：3.观察结果如下：（1）基带信号的产生：基带信号由一个常数1与一个方波信号相加合成，波形幅度在1和2之间，如下图（2）基带信号与100HZ载波调制之后的频谱图（3）基带信号与300HZ载波调制之后的频谱图（4）两路调制信号相加频谱图：（5）混合调制波通过解调100hz载波带通滤波器1后的频谱图和波形图（6）混合调制波通过解调300hz载波带通滤波器2后的频谱图和波形图（7）解调两路信号后经过低通滤波器之前的频谱图（8）通过低通滤波器1后的频谱图（9）通过低通滤波器2后的频谱图（7）原信号和最后输出的两个波形的比较增益控制在6倍左右四、总结与感想在仿真的时候，数字带通滤波器的设计非常有意思，改变阻带频率和通带频率点会影响波形的增益，最后是一边改变参数，一边参考设置窗口的预览图使100hz 和300hz 频率点的增益接近0dB ，确定带通滤波器的参数。
基于MATLAB数字滤波器的设计与仿真
第1章绪论1.1数字滤波器数字滤波器是一个离散时间系统（按预定的算法，将输入离散时间信号(对应数字频率)转换为所要求的输出离散时间信号的特定功能装置）。
应用数字滤波器处理模拟信号（对应模拟频率）时，首先须对输入模拟信号进行限带、抽样和模数转换。
数字滤波器输入信号的数字频率（2π*f/fs,f为模拟信号的频率，fs为采样频率，注意区别于模拟频率),按照奈奎斯特抽样定理，要使抽样信号的频谱不产生重叠，应小于折叠频率（ws/2=π)，其频率响应具有以2π为间隔的周期重复特性，且以折叠频率即ω=π点对称。
为得到模拟信号，数字滤波器处理的输出数字信号须经数模转换、平滑。
数字滤波器具有高精度、高可靠性、可程控改变特性或复用、便于集成等优点。
数字滤波器在语言信号处理、图像信号处理、医学生物信号处理以及其他应用领域都得到了广泛应用。
1.2数字滤波器的应用现状与发展趋势滤波器的主要分类有以下几种：（1）按处理信号类型分类，可分为模拟滤波器和离散滤波器两大类。
其中模拟滤波器又可分为有源、无源、异类三个分类；离散滤波器又可分为数字、取样模拟、混合三个分类。
（2）按选择物理量分类，滤波器可分为频率选择、幅度选择、时间选择（例如PCM制中的话路信号）和信息选择（例如匹配滤波器）等四类滤波器。
（3）按频率通带范围分类，滤波器可分为低通、高通、带通、带阻、全通五个类别，而梳形滤波器属于带通和带阻滤波器，因为它有周期性的通带和阻带。
为适应各种需要，出现了一批新型滤波器，这里介绍几种已得到广泛应用的新型滤波器：（1）电控编程CCD横向滤波器（FPCCDTF）：电荷耦合器（CCD）固定加权的横向滤波器（TF）在信号处理中，其性能和造价均可与数字滤波器和各种信号处理部件媲美。
这种滤波器主要用于自适应滤波；P-N序列和Chirp波形的匹配滤波；通用化的频域滤波器及相关积运算；语音信号和相位均衡；相阵系统的波束合成和电视信号的重影消除等均有应用。
毕业设计(论文)-基于MATLAB的数字滤波器的设计与仿真模板
基于MATLAB的数字滤波器设计与仿真摘要：数字滤波器的实现是数字信号处理中的重要组成部分,设计过程较复杂,牵涉到模型逼近,指标选择,计算机仿真,性能分析及可行性分析等一系列的工作,本文从设计原理以及数学软件MA TLAB出发阐述数字滤波器的设计原理与方法。
应用MA TLAB语言设计数字滤波器时采用直接程序设计法、FDATool以及SPTool信号处理工具箱的设计方法，通过实例，给出了FIR程序设计法和使用信号处理工具箱中SPTool进行设计的仿真图形，并在MATLAB的Simulink环境下，调用所设计的FDATool滤波器进行了仿真。
关键词：MA TLAB；数字滤波器；FDATool；SPTool；Simulink；IIR；FIR；MATLAB-based Digital Filter Design and SimulationAbstract: The digital filter is one of the most significant applications of DSP. The design process is very complex involving the model approximation, parameter selection, computer simulation and performance analysis, feasibility analysis and a series of work. This article try to solve the hard problem in another way, making the benefit of the advanced software MATLAB and gives some basic MA TLAB advice to readers to help them to learn the information of using MA TLAB as a tool to design different kinds of digital filters.The design methods of direct programming, FDATool interface and SP Tool signal processing toolbox are introduced in designing digital filter with MATLAB in this article. The imulation figures are given by programming and SPTool signal processing toolbox. Further more, the designed FDA tool filter are called and simulated in SIMULINKKey words: MATLAB; Digital filter; FDATool ; SPTool ; IIR;FIR;1引言1.1数字滤波器的研究背景与意义当今，数字信号处理[1]（DSP：Digtal Signal Processing）技术正飞速发展，它不但自成一门学科，更是以不同形式影响和渗透到其他学科；它与国民经济息息相关，与国防建设紧密相连；它影响或改变着我们的生产、生活方式，因此受到人们的普遍关注。
基于MATLAB的IIR数字滤波器设计与仿真
基于MATLAB的IIR数字滤波器设计与仿真一、概述在现代数字信号处理领域中，数字滤波器扮演着至关重要的角色。
其通过对输入信号的特定频率成分进行增强或抑制，实现对信号的有效处理。
无限脉冲响应（IIR）数字滤波器因其设计灵活、实现简单且性能优良等特点，得到了广泛的应用。
本文旨在基于MATLAB平台，对IIR数字滤波器的设计与仿真进行深入研究，以期为相关领域的研究与应用提供有益的参考。
IIR数字滤波器具有无限长的单位脉冲响应，这使得其在处理信号时能够展现出优秀的性能。
与有限脉冲响应（FIR）滤波器相比，IIR滤波器在实现相同性能时所需的阶数更低，从而减少了计算复杂度和存储空间。
在需要对信号进行高效处理的场合，IIR滤波器具有显著的优势。
MATLAB作为一款功能强大的数学软件，提供了丰富的函数和工具箱，使得数字滤波器的设计与仿真变得简单而高效。
通过MATLAB，我们可以方便地实现IIR滤波器的设计、分析和优化，从而满足不同应用场景的需求。
本文将首先介绍IIR数字滤波器的基本原理和特性，然后详细阐述基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计方法和步骤。
接着，我们将通过仿真实验验证所设计滤波器的性能，并对其结果进行分析和讨论。
本文将总结IIR数字滤波器设计与仿真的关键技术和注意事项，为相关领域的研究人员和工程师提供有益的参考和启示。
1. IIR数字滤波器概述IIR（Infinite Impulse Response）数字滤波器是数字信号处理中常用的一类滤波器，它基于差分方程实现信号的滤波处理。
与FIR （Finite Impulse Response）滤波器不同，IIR滤波器具有无限长的单位脉冲响应，这意味着其输出不仅与当前和过去的输入信号有关，还与过去的输出信号有关。
这种特性使得IIR滤波器在实现相同的滤波效果时，通常具有更低的计算复杂度，从而提高了处理效率。
IIR滤波器的设计灵活多样，可以根据不同的需求实现低通、高通、带通和带阻等多种滤波功能。
数字信号处理实验报告——基于MATLAB的数字滤波器设计
实验6 基于MATLAB 的数字滤波器设计实验目的：加深对数字滤波器的常用指标和设计过程的理解。
实验原理：低通滤波器的常用指标：PP j P for e G ωωδδω≤+≤≤-,1)(1πωωδω≤≤≤S S j for eG ,)(通带边缘频率：Pω，阻带边缘频率：Sω ，通带起伏：P δ，通带峰值起伏：])[1(log2010dB p pδα--=，阻带起伏：sδ，最小阻带衰减：])[(log 2010dB s S δα-=。
数字滤波器有IIR 和FIR 两种类型，它们的特点和设计方法不同。
在MATLAB 中，可以用[b ，a]=butter （N,Wn ）等函数辅助设计IIR 数字滤波器, 也可以用b=fir1(N,Wn,’ftype’) 等函数辅助设计FIR 数字滤波器。
实验内容： 利用MATLAB 编程设计一个数字带通滤波器，指标要求如下：通带边缘频率：10.4P ωπ=，20.6P ωπ=，通带峰值起伏：][1dB p≤α。
阻带边缘频率：πω3.01=S ，20.7S ωπ=，最小阻带衰减：][40dB S ≥α。
分别用IIR 和FIR 两种数字滤波器类型进行设计。
实验要求：给出IIR 数字滤波器参数和FIR 数字滤波器的冲激响应，绘出它们的幅度和相位频响曲线，讨论它们各自的实现形式和特点。
实验步骤：①Butterworth 滤波器的设计（IIR ）>>wp=[0.4*pi,0.6*pi]; >>wr=[0.3*pi,0.7*pi]; >>Ap=1; >>Ar=40;Sω-Pω-P SωPassband StopbandTransition bandFig 7.1 Typical magnitudespecification for a digital LPF>>[N,Wn]=buttord(wp/pi,wr/pi,Ap,Ar)N =7Wn =0.3854 0.6146>> [b,a]=butter(N,Wn,'bandpass')b =Columns 1 through 120.0002 0 -0.0014 0 0.0042 0 -0.0071 0 0.0071 0 -0.0042 0Columns 13 through 150.0014 0 -0.0002a =Columns 1 through 121.0000 0.0000 3.7738 0.0000 6.5614 0.0000 6.6518 0.0000 4.2030 0.0000 1.6437 0.0000Columns 13 through 150.3666 0.0000 0.0359>> [H,w]=freqz(b,a);>>mag=abs(H);>>plot(w/pi,mag);>>xlabel('角频率(\Omega)');>>ylabel('幅度|Ha(j\Omega)|');>> title('数字butterworth带通滤波器幅度响应|Ha(j\Omega)|');>>phase=angle(H);>>plot(w/pi,phase);>>xlabel('角频率(\Omega)');>>ylabel('相位');>> title('数字butterworth带通滤波器相位响应曲线');>>②FIR滤波器的设计：>> wp1 = 0.4*pi; wp2 = 0.6*pi;>> ws1 = 0.3*pi; ws2 = 0.7*pi;>>tr_width = min((wp1-ws1),(ws2-wp2)) tr_width =0.3142>> M = ceil(6.2*pi/tr_width) + 1M =63>> n=[0:1:M-1];>> wc1 = (ws1+wp1)/2; wc2 = (wp2+ws2)/2; >>wc=[wc1/pi,wc2/pi];>>window= hanning(M);>> [h1,w]=freqz(window,1);>>figure(1);>>subplot(2,1,1)>>stem(window);>>axis([0 60 0 1.2]);>>grid;>>xlabel('n');>> title('Hanning窗函数');>>subplot(2,1,2)>>plot(w/pi,20*log(abs(h1)/abs(h1(1)))); >>axis([0 1 -350 0]);>>grid;>>xlabel('w/\pi');>>ylabel('幅度(dB)');>> title('Hanning窗函数的频谱');>>hn = fir1(M-1,wc, hanning (M));>> [h2,w]=freqz(hn,1,512);>>figure(2);>>subplot(2,1,1)>>stem(n,hn);>>axis([0 60 -0.25 0.25]);>>grid;>>xlabel('n');>>ylabel('h(n)');>> title('Hanning窗函数的单位脉冲响应'); >>subplot(2,1,2)>>plot(w/pi,20*log(abs(h2)/abs(h2(1)))); >>grid;>>xlabel('w/\pi');>>ylabel('幅度(dB)');>>figure(3);>>phase=angle(h1);>>plot(phase);>>axis([1 pi -1 0]);>>xlabel('w/\pi');>>ylabel('线性相位');>> title('Hanning窗函数相位特性曲线'); >>实现形式及特点分析：1.在本例中，相同的技术指标下，IIR滤波器实现的阶数为N=7，而FIR滤波器的阶数N=63。
毕业设计--基于MATLAB的通信系统滤波器的仿真与设计
基于MATLAB的数字滤波器设计与仿真摘要数字滤波器是一个离散系统。
该系统能对输入的离散信号进行处理，从而获得所需的有用信息。
现代数字滤波器的设计大体可以分为IIR和FIR两大类，可以用软件和硬件两种方法来实现，而选用MATAB信号处理工具箱为设计通用滤波器带来了极大的方便。
本文按设计指标要求设计了滤波器，其中IIR采用巴特沃什，FIR采用布莱克曼窗进行设计，得出了与之对应的幅度响应曲线和相位响应曲线，最后对IIR和FIR的实现形式和性能等方面进行比较。
MATLAB-based Digital Filter Design and SimulationAbstract: The digital filter is a discrete system. The system can be able to handle discrete signals. So it can achieve required important information. There are two major kinds of design principle of digital filter, which are finite impulse response (FIR) and infinite impulse response (IIR). The modern digital filter can be received by two kinds of method of software and hardware. But using MATLAB signal disposing tool case to design the digital filter is moreconvenient and universally applied.The main body of the paper is demanded to design a digital filter according to the designing index. IIR adopts Butterworth and FIR adopts the Blackman window to design the digital filter. Finally, carry out comparison on IIR and the FIR realization and function aspect.Key words: MATLAB; IIR digital filter; FIR digital filter引言1.1课题研究背景如今随着数字信息时代的到来，数字信号处理已成为一门重要的学科和技术领域。
基于MATLAB的FIR带通滤波器的设计与仿真
基于MATLAB 的FIR 带通滤波器的设计与仿真摘要：利用数字信号处理理论与方法，基于MA TLAB 语言，通过实例设计（FIR 数字带通滤波器），给出了MA TLAB 完整程序。
实例仿真结果表明，该带通滤波器的滤波效果达到了预期目的。
关键词：数字滤波器；带通；MATLAB ；FIR0 引言随着通信与信息技术的发展，数字信号处理显得越来越重要，在数字信号处理中起重要作用并得到广泛应用的是数字滤波器。
数字滤波器是数字信号处理的基础。
MA TLAB 是美国Mathworks 公司推出的一套用于工程计算的可视化高性能语言与软件环境。
MATLAB 为数字滤波器的设计与仿真提供了有力的条件。
它以矩阵计算运算为基础，把计算、可视化、程序设计融合到一个交互式的工作环境中。
MATLAB 推出的工具箱使各个领域的研究人员可以直观方便地进行科学研究、工程应用等，其中的信号处理（signal processing ）、图像处理（image processing ）、小波（wavelet ）等工具箱为数字滤波器研究的蓬勃发展提供了有力的工具。
1 数字滤波器的优点数字滤波器是指对输入信号进行滤波的硬件和软件。
所谓数字滤波是指输入输出均为数字信号，通过一定运算关系改变输入信号所含频率成分的器件。
与模拟滤波器相比，数字滤波器的优点是：（1）精度和稳定性高；（2）系统函数容易改变，所以灵活性高；（3）不要求阻抗匹配；（4）便于大规模集成。
根据数字滤波器单位冲激响应函数的时域特性可分为无限冲激响应IIR(Infinite Impulse Response)滤波器和有限冲激响应FIR(Finite Impulse Response)滤波器，他们的系统函数分别为：∑=--=+∑=Nk rk rr Mr z a z b z H 101)( （1）∑-=-=1)()(N n n z n h z H （2）从结构上看，IIR 数字滤波器采用递归结构，FIR 数字滤波器采用非递归结构。
基于MATLAB_的数字滤波器设计与仿真
和现实意义。
1 数字滤波器的设计原理
选择滤波器长度、滤波器系数的处理称为数字滤
波器设计。 在设计数字滤波器时,通常希望在通频带
内具有近似平坦的频率响应和幅值。 数字滤波器的
另一个重要的理想特性是线性相位。 一个斜率为整
数的线性相位在时域上对应一个简单的延迟,它使相
率为 125 Hz、 通 带 频 率 为 0 Hz、 通 带 最 大 衰 减 为
1 dB,阻带最小衰减为 60 dB。 ( 2) 等波纹带通滤波
器 2 规 格。 阻 带 频 率 1 为 125 Hz、 通 带 频 率 1 为
250 Hz、 通 带 频 率 2 为 770 Hz、 阻 带 频 率 2 为
4 结语
本文基于 MATLAB 软件,通过数字信号处理工
具箱 FDATool 设计了 6 种 FIR 数字滤波器, 并利用
Simulink 进行了仿真,通过对均衡器输入音频为一首
歌“ love me like you do” 的信号对设计的滤波器进行
频谱分析,对比输入音频信号和输出音频信号的波
[2] 姜恩华,周建芳,邹锋,等. FIR 数字滤波器综合实
验设计[ J] . 曲阜师范大学学报( 自然科学版) ,2023
(1) :64 - 68.
[3] 谢芳,陆文骏. 基于 MATLAB 的 IIR 数字滤波器的
设计与仿真[ J] . 湖南文理学院学报( 自然科学版) ,
2022(3) :39 - 58.
( FDATool) 界面进行数字滤波器的设计 [ 6] 。 根据滤
波器的幅频响应图可以直观地看出滤波器的通带与
阻带。 通过 Filter Designer 菜单的“ File” → “ Generate