摘 要

数字化是现代信息技术发展的一大方向，数字信号处理技术正被广泛使用于多种社会领域。信号的处理过程中，其初始信号难免会掺杂噪音，从初始信号中降低或消去噪音是非常重要的问题。根据所需信号和应去噪音的特性差异，以技术手段获得有用信号的方法叫做滤波。信号传送的各过程都需要滤波技术。因此说它是最为常用的电子产品也不为过。可以说在诸多生产环节中离开数字滤波器将寸步难行。

本文简要介绍了数字滤波器的分类与发展，然后分别对窗函数法，频率采样法等不同设计思路进行了分析比较，分别设计了16阶FIR滤波器模型和64阶滤波器模型，并信号源进行仿真测试。对MATLAB软件在下文亦有详细介绍。

关键词：FIR数字滤波器；窗函数；噪音；

Abstract

Digital signal processing technology is widely used in many kinds of social fields, which is a great direction of modern information technology development. Signal processing, the initial signal will inevitably be doped with noise, from the initial signal to reduce or eliminate noise is a very important issue. According to the required signal and the characteristics of the noise should be different, the method of obtaining useful signal is called filtering. Signal acquisition, transmission, processing and exchange and other processes require filtering technology. Therefore, it is the most commonly used electronic products are not too. It can be said that digital filter in the production process will leave many can't do anything.

This paper briefly introduced the classification and development of the digital filter, then to the window function method, frequency sampling method of different design ideas are analyzed and compared, 16 order FIR filter model and 64 order filter model are also designed, and the signal source of simulation test. In the design, the MATLAB software is used for simulation, and MATLAB is also introduced in my detail.

Key Words：FIR digital filter；Window function；noise

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2 FIR滤波器的发展现状 2

1.3 MATLAB简要介绍 3

1.4设计主要任务设计 3

第2章 数字滤波器知识研究 4

2.1 模拟滤波器与数字滤波器对比 4

2.2 FIR与IIR滤波器对比 5

2.2.1 IIR滤波器 5

2.2.2 FIR滤波器的基本结构 6

2.1.3 FIR与IIR滤波器对比 8

第3章 FIR数字滤波器设计方法与研究 11

3.1数字滤波器性能介绍 11

3.1.1 数字滤波器指标参数 11

3.1.2数字滤波器的基本设计步骤 13

3.2 FIR滤波器性能介绍 14

第4章 FIR滤波器的设计 16

4.1 FIR滤波器设计方法 16

4.1.1频率取样法 16

4.1.2等波纹切比雪夫逼近法 17

4.1.3 窗函数法 20

4.1.4 三种设计方法的比较 23

4.2 FIR滤波器的实现方法 24

4.2.1 用FDATOOL工具箱仿真实现 24

第5章 滤波器的仿真 28

5.1 16阶FIR滤波器的仿真制作 28

5.1.1 16阶巴特沃斯滤波器滤波效果仿真 28

5.1.2 四种窗函数在16阶对比 29

5.2 64阶滤波器的仿真制作 35

5.2.1 64阶时不同窗函数频谱对比 35

5.2.2 基于频率采样法的64阶滤波器制作 36

5.3结论 40

第六章 总结与展望 41

参考文献 42

致谢 43

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

信息时代和数字时代正拍马赶到，数字信号处理技术也正变得越发重要。数字信号处理技术是通过计算机等处设施，计算数值从而对信号进行采样、过滤、变换、识别和估值等加工处理，得以获取信息或用于应用。目前，它正大量出现在多种领域，且发展迅速，在许多领域已经逐步代替了传统的模拟信号处理技术，如通信、自动控制、电力系统、故障检测、语音、自动化、航天、铁路、机械、雷达、声纳、遥感等领域。

所有对信号有处理功能的装置都可以被称之滤波器。换言之能过滤波的器件就是滤波器。可以说在当代近乎任何电子的设备里，使用最广，技术最繁杂的便是滤波器了。滤波器的品质优劣极大地影响着产品的性能，因而，全球许多国家对于滤波器方法方法的研究和滤波器的品质都相当重视。1917年美德技术人员发明了最早的LC滤波器，因此出现了世界上首个多路复用系统。上世纪五零年代开始各类无源滤波器技术开始走向成熟。六零年代随着其他科技领域的快步发展，滤波器技术也迎来了新的发展机遇，滤波器开始奔向体积小、功率损耗少、准度好、功能多样化、安全和便宜的方向发展。而且体积更小、功能更多、测量精准度更高、品质更优秀成为七零年代后的首要研究方向。到了七零年代后期，前面几种滤波器已被科研人员开发完善并得到了广泛的应用。八零年代，人们着手于对各类新型滤波器进行开发，努力提升滤波器性能同时增加使用范畴。九零年代至今主要研究方向则是滤波器应用及研究开发。同时，对滤波器自身的研究仍不断的继续，尽力提高其技术指标。在中国，到五零年代后半段滤波器才得到较多使用，当时几乎只用于话路和报路滤波方向。经过大半世纪的研究开发，中国滤波器得生产使用等方向已接近国际水平。然而我国尚缺乏专门的研制机构，集成技术以及材料技术没有得到足够发展，但必须承认，中国的滤波器研发使用与国际先进水平还是有着较大的差距。

数字滤波技术可以灵活有效地提取有用信息。数字滤波器是输入输出数字信号，通过运算改过滤某些无用频率成分。