文档介绍：基于Matlab的滤波器设计

当今,数字信号处理[1] (DSP:Digtal Signal Processing)技术正飞速发展,它不但自成一门学科,更是以不同形式影响和渗透到其他学科:它与国民经济息息相关,与国防建设紧密相连;它影响或改变着我们的生产、生活方式,因此受到人们普遍的关注。
数字化、智能化和网络化是当代信息技术发展的大趋势,而数字化是智能化和网络化的基础,实际生活中遇到的信号多种多样,例如广播信号、电视信号、雷达信号、通信信号、导航信号、射电天文信号、生物医学信号、控制信号、气象信号、地震勘探信号、机械振动信号、遥感遥测信号,等等。
数字滤波技术是数字信号分析、处理技术的重要分支[2-3]。无论是信号的获取、传输,还是信号的处理和交换都离不开滤波技术,它对信号安全可靠和有效灵活地传输是至关重要的。在所有的电子系统中,使用最多技术最复杂的要算数字滤波器了。数字滤波器的优劣直接决定产品的优劣。
MATLAB是美国Math works公司推出的一套用于工程计算的可视化高性能语言与软件环境。MATLAB为数字滤波器的研究与应用提供了一个直观、高效、便捷的利器。它以矩阵运算为基础,把计算、可视化、程序设计融合到了一个交互式的工作环境中。MATLAB退出的工具箱使各个领域的研究人员可以直观方便地进行科学研究、工程应用,其中的信号处理、图像处理、小波等工具箱为数字滤波研究的蓬勃发展提供了有力的工具。
几乎在所有的工程技术领域中都会涉及到信号的处理问题,其信号表现形式有电、磁、机械以及热、光、声等。信号处理的目的一般是对信号进行分析、变换、综合、估值与识别等。如何在较强的噪声背景下提取出真正的信号或信号的特征,并将其应用于工程实际是信号处理的首要任务。
数字滤波器,在数字信号处理中有着广泛的应用,因此,无论是在理论研究上还是在如通讯、HDTV(高清晰度电视)、雷达、图象处理、数字音频等实际应用上都有着美好的技术前景和巨大的实用价值。
基于matlab实现数字滤波设计,可通过修改滤波器的参数十分方便地改变滤波器的特性,因此我们有必要对滤波器的设计方法进行研究,理解其工作原理优化设计方法,设计开发稳定性好的滤波器系统。掌握滤波器的设计技术和原理能为在通信领域、信号处理领域等诸多领域中对数字滤波器的设计提供技术和准备,这不仅具有重要的理论意义同时还具有重要的现实意义。
目的与意义

2 MATLAB简介
Matlab
Matlab是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的意思,是由美国MathWorks公司于1982 年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件,它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体。
在Matlab内部配备了涉及到自动控制、信号处理和计算机仿真等种类繁多的工具箱,所以Matlab的应用非常广泛,它可涉足于数值分析、控制、信号分析和通信等多种领域。Matlab不仅可完成基本代数运算操作,而且还可完成矩阵函数运算,提供丰富的实用函数命令。另外,用户还可以根据自己的需要编写函数。
MATLAB的信号处理工具箱是专门应用于信号处理领域的专用工具箱,它的两个基本组成就是滤波器的设计与实现部分以及谱分析部分。工具箱提供了众多功能强大的函数,使原来繁琐的程序设计简化成函数的调用。只要以正确的指标参数调用相应的滤波器设计程序或工具箱函数,便可以得到正确的设计结果,使用非常方便。

一种语言之所以能如此迅速地普及,显示出如此旺盛的生命力,是由于它有着不同于其他语言的特点,正如同FORTRAN和C等高级语言使人们摆脱了需要直接对计算机硬件资源进行操作一样,被称作为第四代计算机语言的MATLAB,利用其丰富的函数资源,使编程人员从繁琐的程序代码中解放出来。MATLAB最突出的特点就是简洁。MATLAB用更直观的,符合人们思维习惯的代码,代替了C和FORTRAN语言的冗长代码。MATLAB给用户带来的是最直观,最简洁的程序开发环境。

MATLAB包含的内容非常丰富,功能强大,可以概括为以下几个方面:
(1)可以在多种操作系统下运行,如DOS、Windows 95/98/2000/2000/paq Alpha、LinuxSun Solaris等。
(2)有超过500种的数学、统计、科学及工程方面的函数,使用简单快捷,并且有很强的用户自定义函数的能力。
(3)有强大的图形绘制和可视化功能,可以进行视觉数据处理和分析,进行图形、图像的显示及编辑,能够绘制二维、三维图形,使用户可以制作高质量的图形,从而写出图文并茂的文章。
(4)有和用其他高级语言(如C,C++,FORTRAN,JAVA)编写的外