1. 研究目的与意义
数字滤波器是利用离散系统的特性对输入信号加工和变换,改变输入序列的频谱或波形,让有用的频率分量通过,抑制无用的频率分量来工作的。
FIR数字滤波器的单位脉冲响应有限长,因而滤波器一定是稳定的,它能够很容易的实现语音处理、图像处理、数据传输要求的线性相位,并可以用FFT算法来实现过滤信号,因此FIR数字滤波器应用很广泛。
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。
2. 课题关键问题和重难点
主要研究基于Matlab的FIR低通滤波器,FIR数字滤波器的设计方法很多,其中较为常用的是窗函数设计法、频率采样设计法、等波纹逼近法等,本课题将采用这些方法进行FIR数字滤波器设计,并用Matlab软件编写程序进行仿真。
1.FIR滤波器的各项性能设定
2.窗函数法设计FIR滤波器
3. 国内外研究现状(文献综述)
滤波器(filter)是一种用来消除干扰杂讯的器件,能将输入或输出电流经过过滤,得到纯净的直流电。简单来说就是对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路,其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率,滤波器分为有源滤波和无源滤波。主要作用是让有用信号尽可能无衰减的通过,对无用信号尽可能大的衰减。数字滤波器具有稳定、重复性好、适应性强、性能优异、线性相位等优点。数字滤波器以冲激响应延续长度可分为两类:FIR滤波器(有限冲激响应滤波器)、IIR滤波器(无限冲激响应滤波器)。而FIR滤波器是数字信号处理系统中最基本的元件,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。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
数字滤波器精确度高,使用灵活,可靠性高,具有模拟设备没有的许多优点,已广泛地应用与各个科学技术领域,例如数字电视、语音、通信、雷达、声纳、遥感、图像、生物医学以及许多工程应用领域。随着信息时代数字时代的到来,数字滤波技术已经成为一门及其重要的科学和技术领域。20世纪60年代起,由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展,滤波器的发展上了一个新台阶,朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉等方向努力,其中高精度、小体积、多功能、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向,导致数字滤波器、RC有源滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展。到70年代后期,上述几种滤波器的单片集成己被研制出来并得到应用,90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。
FIR、IIR都是常用的数字滤波器。特点是随着阶数的增加,滤波器过渡带越来越窄,也即矩形系数越来越小。FIR是线性相位的,无论多少阶,在通带内的信号群时延相等,即无色散,对于PSK这类信号传输尤为重要,IIR通常是非线性的,但是目前也有准线性相位设计方法得到IIR数字滤波器的系数,其结果是使得通带内的相位波动维持在一个工程可接受的范围内。IIR比FIR最大的优点是达到同样的矩形系数所需的阶数少,往往5阶的IIR滤波器就可以比拟数十上百阶的FIR滤波器。但是另一方面,FIR滤波器的系数设计方法很多,最普遍的是加窗,种类繁多的窗函数可以得到各种所需要的通带特性。滤波器的工作原理是用一系列的常数乘以一系列最新的n个数据采样,并对所得到的数组的单元进行求和。通过改变系数和滤波器抽头数目的加权,FIR滤波器实际上可实现几乎任何所需的频率响应特性。问题是FIR滤波器可能需要大量的抽头(有时数百个),以实现其预定的目标。每一个抽头需要消耗逻辑资源的乘法器累加器单元。另外在每个时钟,每个抽头执行消耗功率2的乘法和加操作。在进入FIR滤波器前,首先要将信号通过A/D器件进行模数转换,把模拟信号转化为数字信号;为了使信号处理能够不发生失真,信号的采样速度必须满足香农采样定理,一般取信号频率上限的4-5倍做为采样频率,可用速度较高的逐次逼进式A/D转换器,不论采用乘累加方法还是分布式算法设计FIR滤波器,滤波器输出的数据都是一串序列,要使它能直观地反应出来,还需经过数模转换。
4. 研究方案
FIR数字滤波器的系统函数为w:
这个公式也可以看成是离散LSI系统的系统函数:
(分母a0为1,其余ak全都为0时的一个特例)
5. 工作计划
第1周接受任务书,领会课题含义,按要求查找相关资料;
第2周阅读相关资料,理解有关内容;
第3周翻译相关英文资料,提出拟完成本课题的方案,写出开题报告一份:
以上是毕业论文开题报告,课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。