《数字信号处理》课程设计说明书-FIR高通滤波器的设计.doc

课程设计任务书学生姓名:专业班级:指导教师:工作单位:题目:FIR高通滤波器的设计初始条件:具备数字信号处理的理论知识;具备Matlab编程能力;熟悉高通滤波器的设计原理;提供编程所需要的计算机一台要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1、设计阻带截止频率为200Hz的FIR数字高通滤波器2、独立编写程序实现3、完成符合学校要求的设计说明书时间安排:一周,其中3天程序设计,2天程序调试指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日目录摘要 I1MATLAB基础知识的介绍 12FIR滤波器简介 23高通滤波器及其应用 44窗函数的相关知识 65FIR数字滤波器程序设计与仿真 96心得体会 11参考文献 12摘要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。数字滤波器有低通、高通、带通、带阻和全通等类型。它可以是时不变的或时变的、因果的或非因果的、线性的或非线性的。应用最广的是线性、时不变数字滤波器,以及FIR滤波器。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。关键字:FIR、高通、(MatrixLaboratory)的简称,是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和Simulink两大部分。、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式。MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多,并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,C++,JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用。2FIR滤波器简介FIR滤波器:有限长单位冲激响应滤波器,是数字信号处理系统中最基本的元件,它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性,同时其单位抽样响应是有限长的,因而滤波器是稳定的系统。因此,FIR滤波器在通信、图像处理、模式识别等领域都有着广泛的应用。有限长单位冲激响应(FIR)滤波器有以下特点:(1)系统的单位冲激响应h(n)在有限个n值处不为零;(2)系统函数H(z)在|z|>0处收敛,极点全部在z=0处(因果系统);(3)结构上主要是非递归结构,没有输出到输入的反馈,但有些结构中(例如频率抽样结构)也包含有反馈的递归部分。目前,FIR滤波器的硬件实现有以下几种方式:(1)数字集成电路FIR滤波器一种是使用单片通用数字滤波器集成电路,这种电路使用简单,但是由于字长和阶数的规格较少,不易完全满足实际需要。虽然可采用多片扩展来满足要求,但会增加体积和功耗,因而在实际应用中受到限制。(2)DSP芯片FIR滤波器另一种是使用DSP芯片。DSP芯片有专用的数字信号处理函数可调用,实现FIR滤波器相对简单,但是由于程序顺序执行,速度受到限制。而且,就是同一公司的不同系统的DSP芯片,其编程指令也会有所不同,开发周期较长。(3)可编程FIR滤波器还有一种是使用可编程逻辑器件,FPGA/CPLD。