基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计与仿真(答辩PPT)

基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计与仿真答辩人:XXX导师:XXX专业:电子信息工程08级毕业论文答辩目录课题研究背景主要设计方法仿真验证结论12341课题研究背景在当下电子设备高度集成化和数字化的大背景下，传统模拟滤波器已经很难满足科研和生产中对精度、效率、灵活性和可靠性的要求，所以，数字滤波器的设计和研究显得至关重要。2主要研究内容本文主要研究的是数字滤波器中的有限冲激响应（FIR）滤波器，文中分别采用三种方法进行设计，并进行对比分析，最后利用Simulink仿真建模验证。3主要研究内容◇理想低通滤波器的频率特性Kc0jH图2-14◇实际低通滤波器的频率特性主要研究内容0通带阻带过渡带)(jeH1-111cs图2-35主要设计方法一、窗函数法：理想滤波器的单位冲激响应h(n)是无限长的，而为了构造一个有限冲激响应(FIR)滤波器，只有将原有的h(n)截取一段，为了减少误差，就要选择不同的截取函数对信号进行截短，这种截取函数就称为窗函数。6常用窗函数参数表主要设计方法表3-17主要设计方法窗函数法设计流程图开始H(ejw)是否满足要求得到所需FIR滤波器的H(z)或者h(n)结束重新选择窗口函数改变窗口长度N确定逼近理想滤波器频率响应函数Hd(ejw)求理想滤波器的单位抽样函数hd(n)选择窗函数w(n)和窗口长度N加窗：h(n)=hd(n)w(n)，并求出H(ejw)是否图3-48主要设计方法用窗函数法设计低通滤波器通带频率0.25πrad，阻带频率0.30πrad，阻带衰减50dB阻带衰减50dB，所以选用海明窗9主要设计方法（a）（b）（c）（d）图3-510主要设计方法二、频率采样法频率采用法是对是对希望逼近的滤波器h1(n)在频域w=0到2kπ之间等间隔采样N点，然后进行离散傅里叶变换得到所求滤波器的单位冲激响应h2(n)。11主要设计方法开始确定所逼近的Hd（ejw），估算采样点数N与过渡带采样点数m输出设计结果h(n)或者H(z)，画出结构图增加过渡带采样点，改变N的值插入过渡带采样数点否是结束采样：Hd(k)=Hd(e2πk/N)，k=0,1,2…,N-1求出：h(n)=IDFT[H(k)]，n=0,1,2,N-1求出：H(ejω)=FFT[h(n)]H(ejw)否满足要求频率采样法设计流程图图3-912主要设计方法用频率采样法设计低通滤波器，其理想特性为：通带频率0≤wp＜π/3阻带频率π/3≤ws＜π采样点N=33理论过渡带宽度=2π/N13运行结果主要设计方法（a）（b）（c）图3-1014主要设计方法三、等波纹最佳逼近法等波纹最佳逼近法是一种优化设计法，它克服了窗函数法和频率采样法的缺点，使最大误差（即波纹的峰值）最小化。可以直接使用MATLAB信号处理工具箱函数remez来对其进行设计。15主要设计方法下面用remez函数设计一个27阶的FIR低通滤波器，n=27，通带截止频率为0.2π，通带波纹最大为0.04，阻带截止频率为0.3π，阻带波纹最大为0.02。16运行结果主要设计方法图3-1317四、最后使用MATLAB中的Simulink组件来搭建一个窗函数法FIR低通滤波器的模型，模型如下：仿真验证图4-118对其中的FDATool进行参数设置，具体设置如下：仿真验证图4-219仿真验证模块运行结果（a）20仿真验证（b）21仿真验证（c）22结论1、窗口设计法概念清楚，但临界频率难以控制；2、频率采样法克服了窗函数设计法临界频率不易控制的缺点，但不能确保截止频率的自由取值；3、等波纹最佳逼近法在相同阶数下，可以获得更好的频率特性和衰减特性，但通带不平滑。