FIR数字滤波器的MATLAB设计与实现方法研究-开题报告

1 湖南工学院毕业设计(论文)开题报告 题目FIR 数字滤波器的 MATLAB 设计与实现方法研究 学生姓名卢嘉灿 指导老师 汤群芳 班级学号 通信 1103 11401340337 专业通信工程 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 所谓数字信号处理技术是指运用数值计算的方法对信号进行分析、 变换、综合、估值与识别等的处理。随着电子技术和电子计算机技 术的发展，数字信号处理技术受到了越来越广泛的关注，数字信号 处理的理论和技术也在不断丰富和完善，新的理论和新技术层出不 穷。可以说，数字信号处理是发展最快、应用最广泛、成效最显著 的新科学之一，目前已广泛地应用在语音、雷达、声纳、地震、图 像、通信、控制、生物医学、遥感遥测、地质勘探、航空航天、故 障检测、自动化仪表等领域。 数字滤波器是数字信号处理中的重要组成部分之一，在数字信号处 理中，数字滤波占有极其重要的地位。滤波器可以分为 IIR 滤波器 和 FIR 滤波器两大类，IIR 滤波器并不能得到严格的线性相位特性， 因此在许多实际应用中为了得到线性相位特征，还必须另外增加相 位校正网络，使滤波器设计变得复杂，成本也高，而 FIR 滤波器在 保证幅度特性满足技术要求的同时，还可以很容易的做到有严格的 线性相位特性。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。 目前对数字滤波器的设计有多种方法，其中著名的 Matlab 软件包， 功能强大、使用方便。传统的数字滤波器的设计过程复杂，计算工 作量大，滤波特性调整困难，影响了它的应用。利用 Matlab 信号处 2 理工具箱可以快速有效的设计由软件组成的常规数字滤波器，可以 随时对比设计要求和滤波器特性调整参数，直观简便，极大的减轻 了工作量，有利于滤波器设计的最优化。 本课题在基于 Matlab 的 FIR 低通滤波器的设计方法、 编程以及实际 应用上有着积极的意义。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题二、研究的基本内容，拟解决的主要问题 主要研究基于Matlab的FIR低通滤波器。 具体是采用窗函数设计法、 频率采样法、等波纹逼近法进行设计，并用 Matlab 软件编写程序进 行仿真。 1研究 FIR 滤波器的定义、分类、应用以及设计方法。2了解 FIR 滤波器窗函数的设计方法及原理。 3了解 FIR 滤波器频率采样的 设计方法及原理。 4了解 FIR 滤波器等波纹逼近的设计方法及原 理。 5确定滤波器的技术指标，并进行 Matlab 仿真。 结合上述内容，设计编程，完成利用 Matlab 软件设计 FIR 低通滤波 器并进行仿真优化。通过设计编程，加深对知识的理解和运用。 三、研究步骤、方法及措施三、研究步骤、方法及措施 本课题主要研究的是基于 Matlab 的 FIR 低通滤波器设计，因此在研究过程中主要是 采用理论分析结合软件仿真来实现。总的研究方法是在课题研究之前，掌握一定的理论基 础，了解 FIR 滤波器是如何进行信号各个波段的滤波的，在理论中寻找适合本课题的设计 方案；然后，了解 Matlab 软件应用，使用 Matlab 软件设计数字低通滤波器并进行仿真优 化，实现数字低通滤波器的滤波。具体措施如下： 1. 首先阅读广泛资料，对 FIR 滤波器的定义、设计方法做一下介绍，分析 FIR 低通滤 波器的研究意义及作用。 2Matlab 作为工作平台和开发工具，熟悉 Matlab 软件程序设计的基本原理和实验环 境，实现仿真。 3针对 FIR 低通滤波器的滤波基本原理进行研究，查阅相关资料书籍。并利用窗函 数的设计方法进行滤波设计，并运用 Matlab 进行模拟仿真。 4查漏补缺，进行论文的改进。 四四、设计计划、设计计划 根据所选课题，研究计划如下： 3 第 14 周：毕业实习和开题准备。其中开题准备包括文献检索、理论重点记录、文献 综述。 第 56 周：在开题准备后，进行开题报告书写。开题报告内容：研究目的与意义、国 内外研究概况综述、 、研究方案、研究计划和参考文献。 第 78 周：掌握 Matlab 程序开发方法、调试工具的使用及优化级别的选择等，实现数 字滤波器的设计与仿真。编写基于 Matlab 的 FIR 低通滤波算法并进行调试仿真和反复论 证。 。 第 910 周：进一步熟悉 Matlab。 第 1112 周：完善设计作品，论文修改。进行方案的补充和修改；撰写毕业论文，修 改完善毕业论文。 第 1314 周：对前期的工作进行汇总，并进行论文写作。 第 1516 周：论文答辩。 5 5、参考文献、参考文献 1 丁玉美, 高西全.数字信号处理 M. 第三版. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2008, 6. 2 闫胜利. FIR滤波器及设计原理J. 长春工程学院学报(自然科学版), 2003, 6, 4(1): 21-24. 3 姚 齐 国 . 基 于 MATLAB 的 数 字 滤 波 器 的 设 计 J. 江 西 理 工 大 学 学 报, 2006, 2, 27(1): 50-52. 4 杨 守 卫 . FIR 数 字 滤 波 器 应 用 分 析 探 讨 J. 河 北 省 工 程 咨 询 院 学 报, 2011, 7, 29(15): 47-49. 5 朱 敏 .MATLAB 数 字 信 号 处 理 工 具 箱 的 开 发 和 应 用 J. 信 息 与 电 脑, 2010, 2, 26(8): 154-155. 6 姚海燕. FIR 数字滤波器设计窗函数法与频率抽样法比较J.安阳工学院学 报, 2007, 6, 12(6): 51-53. 7 刘波. MATLAB 信号处理M. 北京: 电子工业出版社, 2006, 7. 8 邬国扬, 张萱, 吕昂等. 模拟电子技术M. 第二版. 西安：西安电子科技大学出版 社, 2007, 3. 9 邵 朝 , 阴 亚 芳 , 卢 光 跃 . 数 字 信 号 处 理 M. 北 京 : 北 京 邮 电 大 学 出 版 社 ， 2004.133136 10 Sanjit K.Mitra,Digital Signal Processing-A Computer-Based Approach J 3e.北京:清华大学出版社,2006.427428 11 赵健，李毅，杨菊平数字信号处理学习辅导M.北京：清华大学出版社，2006.9395 4 12 陈桂明，张明照，戚红雨应用 MATLAB 语言处理数字信号与数字图像M.北京：科 学出版社，2001.165200 13 美Sanjit K.Mitra 著，孙烘，余翔宇等译数字信号处理实验指导书（MATLAB 版） M.北京：电子工业出版社，2005.7185 14 陈后金数字信号处理M，北京：高等教育出版社，2004.124177 15 徐明远MATLAB 仿真在通信与电子工程中的应用M.西安：西安电子科技大学出版 社，2005.154187 16 楼天顺基于 MATLAB 的系统分析与设计-