基于DSP的FIR数字滤波器的设计与仿真毕业设计论文.docx

毕业设计（论文）

PAGE

1-

毕业设计（论文）报告

题目：

基于DSP的FIR数字滤波器的设计与仿真毕业设计论文

学号：

姓名：

学院：

专业：

指导教师：

起止日期：

基于DSP的FIR数字滤波器的设计与仿真毕业设计论文

摘要：本文针对基于DSP的FIR数字滤波器的设计与仿真进行了深入研究。首先，对FIR滤波器的原理和特点进行了详细阐述，分析了其在通信、信号处理等领域的应用价值。其次，介绍了DSP的基本原理和特点，以及其在数字信号处理中的应用。然后，针对FIR滤波器在DSP上的实现，设计了滤波器的结构，并给出了具体的实现方法。接着，利用MATLAB软件对设计好的滤波器进行了仿真实验，验证了滤波器的性能。最后，对实验结果进行了分析，总结了FIR滤波器在DSP上的设计与应用经验。本文的研究成果为基于DSP的FIR数字滤波器的设计与仿真提供了有益的参考。

前言：随着科技的不断发展，数字信号处理技术在各个领域得到了广泛应用。数字滤波器作为数字信号处理的核心技术之一，其在信号处理、通信、图像处理等领域发挥着重要作用。FIR滤波器作为一种线性相位滤波器，具有无混叠、线性相位等优点，因此在实际应用中得到了广泛应用。随着DSP技术的不断进步，基于DSP的FIR数字滤波器设计已成为数字信号处理领域的研究热点。本文旨在探讨基于DSP的FIR数字滤波器的设计与仿真方法，为相关领域的研究提供参考。

第一章数字滤波器概述

1.1数字滤波器的基本概念

(1)数字滤波器是一种用于处理数字信号的电子设备，它通过对输入信号进行数学运算来生成输出信号。这些运算通常涉及对信号进行加减乘除等操作，以及利用各种数学函数对信号进行滤波。数字滤波器的基本原理是通过一组预先定义的系数，即滤波器系数，对输入信号进行加权求和，以实现特定的滤波效果。

(2)数字滤波器可以用于实现多种滤波功能，如低通、高通、带通、带阻滤波等。这些滤波功能分别对应于不同的频率响应特性，能够对信号中的特定频率成分进行放大或抑制。例如，低通滤波器允许低频信号通过，同时抑制高频信号；而高通滤波器则允许高频信号通过，抑制低频信号。数字滤波器的这种特性使得它在信号处理领域具有广泛的应用。

(3)数字滤波器的设计通常涉及滤波器系数的确定，这些系数决定了滤波器的频率响应特性。设计数字滤波器时，需要考虑滤波器的性能指标，如过渡带宽、阻带衰减、通带波动等。滤波器系数的计算可以通过多种方法完成，如窗函数法、FIR优化设计法、IIR滤波器设计法等。这些方法各有优缺点，设计者需要根据具体的应用需求选择合适的设计方法。

1.2数字滤波器的分类及特点

(1)数字滤波器按照其数学模型和实现方式主要分为两大类：无限脉冲响应（IIR）滤波器和有限脉冲响应（FIR）滤波器。IIR滤波器利用反馈机制，其输出信号不仅依赖于当前的输入信号，还依赖于之前的输出信号，这使得IIR滤波器在相同的滤波性能下通常比FIR滤波器具有更少的系数和更低的计算复杂度。然而，IIR滤波器的频率响应是非线性的，可能会导致相位失真和稳定性问题。

(2)FIR滤波器则不使用反馈，其输出信号仅依赖于当前的输入信号，不依赖于之前的输出。这使得FIR滤波器具有线性相位响应，即输出信号的相位与输入信号的相位一致，这在许多应用中是非常重要的。FIR滤波器的设计通常需要更多的系数，但它们提供了更好的线性相位特性和更好的稳定性。FIR滤波器可以分为线性相位滤波器和非线性相位滤波器，其中线性相位滤波器具有平坦的相位响应，而非线性相位滤波器则存在相位失真。

(3)根据滤波器的频率响应特性，数字滤波器还可以进一步分为低通、高通、带通、带阻和全通滤波器。低通滤波器允许低频信号通过，而抑制高频信号；高通滤波器则相反，允许高频信号通过，抑制低频信号。带通滤波器和带阻滤波器分别允许特定频带内的信号通过，而抑制其他频带。全通滤波器不改变信号的幅度，但改变其相位。这些滤波器的具体设计取决于其所需的截止频率、通带和阻带波动、阻带衰减等性能指标，以及所采用的滤波器设计方法，如窗函数法、FIR优化设计法、IIR滤波器设计法等。

1.3数字滤波器的设计方法

(1)数字滤波器的设计方法主要分为两大类：直接设计法和优化设计法。直接设计法包括窗函数法、频率采样法等，它们直接根据所需的频率响应特性来设计滤波器。例如，窗函数法通过选择合适的窗函数来减小旁瓣，从而设计出具有良好频率响应特性的滤波器。以低通滤波器为例，设计一个截止频率为3kHz，过渡带宽为1kHz，阻带衰减为60dB的滤波器，可以通过选择汉宁窗，设置滤波器阶数为50，从而得到所需的滤波效果。

(2)优化设计法则是通过优化滤波器的性能指标，如过渡带宽、阻带衰减、通带波动等，