基于MATLAB的数字滤波器的设计 摘 要
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。本文介绍了一种利用MATLAB信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）快速有效的设计由软件组成的常规数字滤波器的设计方法。给出了使用MATLAB语言进行程序设计和利用信号处理工具箱的FDATool工具进行界面设计的详细步骤。利用MATLAB设计滤波器，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。本文还介绍了如何利用MATLAB环境下的仿真软件Simulink对所设计的滤波器进行模拟仿真。介绍了IIR数字滤波器的传统设计思想与步骤,及其计算机辅助设计方法。以一数字带通滤波器为例,着重说明了基于MATLAB的三种实现手段：模拟低通原型、合适模拟带通及直接原型,为数字滤波器设计带来全新的实现手段,设计快捷方便,仿真波形直观。介绍了利用MATLAB信号处理工具箱进FIR滤波器设计的三种方法：程序设计法、FDATool设计法和SPTool设计法，给出了详细的设计步骤，并将设计的滤波器应用到一个混和正弦波信号，以验证滤波器的性能.
关键词：数字滤波器 MATLAB FIR IIR
目 录
摘 要………………………………………………………………………………....1
Abstract………………………………………………………….…….…….…....…..2
第一章 引言………………………………………………….….………..…………..5
1.1数字滤波器的背景及意义 …………………………….……….....…….….…5
1.2内 容…………………………………………………..……..……..………...….6
第二章数字滤波器的MATLAB设计……………………………………...……….8
2.1 MATLAB的设计方法.............….....................................……….......................9
2.1.1 FDATool界面设计....…...........……...........................…….........................9
2.1.2程序设计法…………………………………………………...…...….......10
2.1.3 Simulink仿真…………………………………………………....……......11
2.1.4 SPTool设计法…………...………………………………………….........12
2.1.5结 论……………………………………………………….…….…..…...13
2.2基于MATLAB的程序设计方法的各种模拟滤波器实现……….……....……13
2.2.1基于模拟低通原型的MATLAB实现……………………..…...……..….14
2.2.2基于合适类型模拟滤波器的MATLAB实现…………………….……..15
2.2.3基于直接原型变换法的MATLAB实现………………….…..………....17
第三章 基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计……………….….…..……...19
3.1 IIR滤波器有以下几个特点….…………………….............………..................19
3.2 IIR数字滤波器设计思路与步骤……………….................…..............….........19
3.3 IIR数字滤波器设计方法……………….........................…...….............….......20
3.3.1传统设计方法…………………………….…………….…..……...….….20
3.3.2计算机辅助设计方法……………………….…………..…..………..…..21
3.4常用模拟IIR滤波器的设计……………………….………..…………...….…21
3.4.1巴特沃斯IIR滤波器的设计……………………………………………..21
3.4.2契比雪夫I型IIR滤波器的设计…………………….…………….……..22
3.5用模拟滤波器理论来设计IIR数字滤波器…………..………..……….…......23
3.5.1脉冲响应不变法……………………………….........................................23
3.5.2双线性变换法……………………...........……..................................…....24
3.6仿真实现…………………...............................…………...................................27
第四章 基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计...........................…........….….31
4.1 FIR数字滤波器设计的基本步骤..................................................……..........26
4.2 FIR滤波器的窗函数设计法..................................……..................................27
4.3程序设计法.........................................................……...............................…...28
4.4 FDATool设计法............................................……...................................…....29
4.5带通滤波器设计...........................................……............................................29
4.5.1带通滤波器设计实例一......................……..............................................29
4.5.2带通滤波器设计实例二......................……..............................................30
4.6 Simulink仿真..................................................……......................…................31
4.7结束语............................................................…….…......................................32
第五章 一种改进型的FIR数字滤波器设计...........................……......................33
5.1滤波器设计的改进方法 ..................................................…….......................33
5.1.1 Matlab Link for CCS Development Tools简介.........…............................33
5.1.2数字滤波器的系统级设计方法.................................…….......................33
5.1.3 结论........................................................................……….....................34
参考文献...........................................................................................………..............35
致 谢..........................................................................................………...............36
参考文献：
1 董长虹等. MATLAB信号处理与应用.北京：国防工业出版社，2005
2 [美] M.H.海因斯 著，张建华等 译.数字信号处理.北京：科学出版社，2002
3 张葛祥，李 娜. MATLAB仿真技术与应用.北京：清华大学出版社，2003
4 楼顺天，李博菡.基于MATLAB的系统分析与设计.西安：西安电子科技大学出版社，1998
5 倪养华,等．数字信号处理与实现．上海：上海交通大学出版社,1998
6 施阳．等．MATLAB语言工具箱．西安：西北工业大学出版社,1991
