基于Matlab的FIR低通滤波器设计[开题报告]2011-11-07Word文档格式.doc

基于Matlab的FIR低通滤波器设计[开题报告]2011-11-07Word文档格式.doc

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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、课题研究的主要内容和预期目标

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、课题研究的方法及措施

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。

2．Matlab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、课题研究进度计划

2011/2012（第一学期）：

明确任务，收集资料，确定系统总体方案设计，完成开题报告、文献综述、外文翻译以及开题答辩。

2011/2012（第二学期）：

第1周至第3周：

完成理论基础的研究，重点学习基于Matlab的FIR低通滤波器的设计方法，特别是窗函数法的运用。

第3周至第4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5周至第6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7周至第8周：

做好论文答辩的PPT资料，准备答辩，并提交所有电子文档材料。

五、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

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[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

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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）:

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[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）:

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[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）:

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[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]郑佳春.数字滤波器的Matlab设计与DSP的实现[J].单片机与嵌入式系统应用,2003（7）:

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[10]赵惠昌,王丹琦.一种基于MATLAB及FPGA的FIR低通滤波器的设计与实现[J].电子设计工程,2011,7,19（14）:

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[11]张小虹,黄忠虎,邱正伦等.数字信号处理[M].北京：

机械工业出版社,2008,9.

[12]姚剑清.简明数字信号处理[M].北京:

人民邮电出版社,2009,1.

[13]J.G.Proakis,D.G.Manolakis.DigitalSignalProcessing-Principles,AlgorithmsandApplicat-ions[M].NewDelhi:

Prentice-Hall,2000,4.

[14]UweMeyer-Baese.DigitalSignalProcessingwithFieldProgrammableGateArrays[J]．SignalAndCommunicationTechnology,2007,10,1:

165-165.

指导教师意见

指导教师签名：

年月日