FIR濾波器的MATLAB設計與實現

1、設計任務

1、用MATLAB軟件實現FIR濾波器；

2、設計基于DSP 的FIR濾波器硬件框圖；

3、了解用DSP實現FIR濾波器的關鍵問題；

4、完成必要的軟件流程圖。

2．前言

在通信與電子信息當中，在對信號作分析與處理時，常會遇到有用信號疊加

無用噪聲的問題。這些噪聲信號有的是與信號同時產生的，有的是在傳輸過程中

混入的，在接收的信號中，必須消除或減弱噪聲干擾，這是信號處理中十分重要

的問題。根據有用信號與噪聲的不同特性，消除或減弱噪聲，提取有用信號的過

程就稱為濾波。濾波器的種類很多，實現方法也多種多樣。隨著數字技術的飛速

發展，數字濾波理論也得到了長足的進步。因此，對數字濾波系統硬件實現的要

求也越來越高，而軟件模擬的方法不僅能及時地提供系統運行的信息，還可以隨

時改變系統結構從而驗證全新的系統，所以軟件仿真變得非常重要。Matlab 是具

有很強的科學計算和圖形顯示功能的軟件系統，可以對數字濾波器進行精確設計，

并且方便地進行FFT 頻譜分析與頻譜圖顯示，從而對數字濾波器進行快速地檢驗

和分析。本文討論在MATLAB 平臺下的FIR 數字濾波器設計與分析。

DSP是一種實時、快速、特別適合于實現各種數字信號處理運算的微處理器。

由于它由具有豐富的硬件資源、高速數據處理能力和強大的指令系統，而在通信、

航空、航天、雷達、工業控制、網絡及家用電器等各個領域得到廣泛應用。DSP

DSP FIR

分為定點和浮點兩種，本文以定點 芯片為例，討論 濾波器實現的幾個關鍵

問題。所討論的這些問題，在DSP系統設計中有實際的參考和應用價值。

3 FIR MATLAB

． 濾波器的原理與 仿真設計

3.1 濾波器概述

數字濾波在數字信號處理中占有重要的地位，是廣泛使用的一種基本線性處

理模塊，它可以實現模擬器件很難達到的準確線性相位關系特性。數字濾波器分

為無限沖激響應濾波器(IIR)和有限沖激響應濾波器(FIR)。由于FIR系統只有零點，

IIR

因此這類濾波器不像 濾波器那樣容易取得比較好的通帶與阻帶衰減特性。要取

1

得好的衰減特性，一般要求H(z)的階次要高，即N 要大。FIR 濾波器有自己突出

的優點，其一是系統總是穩定的，其二是易實現線性相位，其三是只要經過一定

的時延，任何非因果有現場序列都能變成因果有限長序列，因而總能用因果系統

FIR

來實現，其四是 濾波器由于單位沖擊響應是有限長的，因而可以用快速傅里葉

變換算法來實現過濾信號，從而可以大大提高運算效率。由于FIR 濾波器在階數

IIR FIR

相同的條件下運算速度比 濾波器快，同時 濾波器具有不含反饋環路、結構

簡單以及可以實現的嚴格線性相位等優點，因而在對相位要求比較嚴格的條件下，

常常采用FIR 數字濾波器。目前常用的設計方法主要有窗函數法、頻率取樣法及

等波紋逼近法。本文應用窗函數法設計FIR 數字低通濾波器。具體參數見表一。

3.2FIR 數字濾波器基本原理

3.2.1窗函數法的基本思想

jw

先構造一個線性相位理想濾波器的頻率響應H (e )，然后用一個N點的窗函

d

數w(n), (0? n? N ?1) 去截取理想濾波器的單位抽樣響應h (n) (通常為無限長)，

d

從而得到具有線性相位的實際濾波器的有限長單位抽樣響h(n) h (n)w(n) 。

d

3.2.2基本方法

jw

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總結

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