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matlab129 基于Matlab的滤波系统优化设计

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摘要

当前,在数字信号处理和电子应用技术领域,数字滤波器以其精度高、灵活性好、便于大规模集成等突出优点,占据了至关重要的地位。按冲击响应持续时间,数字滤波器可分为有限冲击响应(FIR)滤波器和无限冲击响应(IIR)滤波器。传统的数字滤波器的设计方法有窗函数法、频率采样法和等波动最佳逼近法等。但是随着时代的发展,应用领域的广泛增加、信号处理要求变高以及计算复杂程度的不断提高,对于数字滤波器软件和硬件的要求也越来越专业、复杂。因此,数字滤波器的优化设计也显得更加重要。近年来,国内外对数字滤波器的优化算法进行了较多的研究,提出了很多优化方法和算法,如:人工鱼群算法、粒子群算法、遗传算法、最小P误差法、小波逼近法等。这些算法大大提高了数字滤波器的应用范围,使结果更加逼近于目标函数。硬件上,FPGA以其体积小、速度快、重量轻、功耗低、可靠性高、成本低等优点在数字滤波器上得到应用,具有很好的发展前景。

关键词:数字滤波器;优化;算法

第1章 绪论..................................................................................................................... 4

1.1 研究背景与意义.................................................................................................. 4

1.2 国内外发展概况.................................................................................................. 4

1.3本文研究主要内容................................................................................................ 5

第二章 滤波器的基本概念................................................................................................ 6

2.1滤波器简介.......................................................................................................... 6

2.1.1滤波器的实现............................................................................................. 6

2.1.2滤波器的分类............................................................................................. 7

2.1.3采样定理.................................................................................................... 8

2.2  滤波器的频率响应............................................................................................. 8

2.3 滤波器的技术指标............................................................................................. 10

2.3.1滤波器的技术指标及表示方法................................................................... 10

2.3.2四种选频滤波器的技术指标...................................................................... 10

2.4 滤波器的系统特性............................................................................................. 10

2.4.1稳定性...................................................................................................... 10

2.4.2时不变性.................................................................................................. 11

2.4.3线性......................................................................................................... 11

2.4.4因果性和最小相位系统............................................................................. 11

第三章 MATLAB概述..................................................................................................... 13

3.1、 MATLAB产生的历史背景................................................................................. 13

3.2 MATLAB功能简介及应用范围............................................................................ 14

3.3  MATLAB的语言特点........................................................................................ 15

第四章 有限脉冲响应(FIR)数字滤波器的设计................................................................. 17

4.1窗函数法............................................................................................................ 17

4.1.1 窗函数的类型.......................................................................................... 17

4.1.2 窗函数法的基本思想................................................................................ 18

4.2频率采样法........................................................................................................ 19

4.3FIR数字滤波器的优化设计................................................................................. 22

4.3.1 等波纹切比雪夫逼近准则......................................................................... 22

4.3.2 仿真函数................................................................................................. 23

第五章 无限脉冲响应(IIR)数字滤波器的设计.................................................................. 25

5.1脉冲响应不变法................................................................................................. 25

5.2双线性变换法..................................................................................................... 26

5.3 IIR数字滤波器的优化设计................................................................................. 28

第六章 结论................................................................................................................... 33

参考文献........................................................................................................................ 34

致谢............................................................................................................................... 35


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