基于Matlab的带宽可调数字低通滤波器设计【开题报告】

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毕业论文开题报告电子信息工程基于Matlab的带宽可调数字低通滤波器设计一、课题研究意义及现状数字化技术正在极大的改变着我们的生活和体验。作为数字化技术的基石，数字信号处理技术在其中扮演一个不可或缺的角色。国际上一般把1965年作为数字信号处理这一门新学科的开端，40多年以来，这门学科基本上形成了自己一套完整的理论体系，其中也包括各种快速的和优良的算法。而且随着各种电子技术及计算机技术的飞速发展，数字信号处理的理论和技术还在不断丰富和完善，新的理论和新技术层出不穷。数字滤波技术是数字信号分析、处理技术的重要分支。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。在信号处理过程中，所处理的信号往往混有噪音，从接受到的信号中消除或减弱噪音是信号传输和处理中十分重要的问题。根据有用信号和噪音的不同特性，提取有用信号的过程称为滤波，实现滤波功能的系统称为滤波器。通过滤波器可以滤除干扰噪声或进析，所以滤波器是电子通讯设备中的重要部件之一。目前滤波器广泛应用于电子通讯行频谱分设备和各类控制系统中，其性能的优劣直接决定着整个设备和系统的优劣。在近代电信设备和各类控制系统中，数字滤波器应用极为广泛，这里只列举部分应用最成功的领域。语音处理、图像处理、通信、电视、雷达、声纳、生物医学信号处理、医学、音乐、还有很多其他应用领域，例如军事上被大量应用于导航、制导、电子对抗、战场侦察；在电力系统中被应用于能源分布规划和自动检测；在环境保护中被应用于对空气污染和噪声干扰的自动监测，在经济领域中被应用于股票市场预测和经济效益分析，等等。现在Matlab作为一种科学计算软件，为数字信号处理系统提供了快捷的计算和仿真工具，不仅为非实时的顶层设计使用。而且进入了嵌入式芯片涉及的领域。创造了很多解决实现问题时可能用到的工具，并且不断的发展。而带宽可调数字低通滤波器就是用Matlab设计、仿真的写照。二、课题研究的主要内容和预期目标主要研究带宽可调的数字低通滤波器的滤波原理，并在Matlab环境下，设计数字低通滤波器。具体是采用双线性变换法、脉冲响应不变法设计过渡带范围已知、截止频率不同的数字滤波器，并用Matlab软件编写程序进行仿真。1．研究数字滤波器的分类，几种滤波器的幅频特性，设计原理和设计方法。２．了解脉冲响应不变法和双线性变换法，以及使用这两种方法在滤波器设计中的优缺点。３．理解模拟滤波器设计数字低通滤波器的步骤。 ４．确定滤波器的技术指标，并进行Matlab仿真。结合上述内容，设计开发，完成利用Matlab软件设计带宽可调数字低通滤波器并进行仿真优化。三、课题研究的方法及措施本课题主要研究的是基于Matlab的带宽可调数字低通滤波器，因此在研究过程中主要是采用理论分析结合软件仿真来实现。总的研究方法是在课题研究之前，掌握一定的理论基础，在理论中寻找适合本课题的设计方案；然后，利用Matlab软件设计数字低通滤波器并进行仿真优化，实现数字低通滤波器的滤波。具体措施如下：1.首先阅读广泛资料，对数字滤波器的结构、分类和技术指标做一下介绍，分析数字低通滤波器的研究意义及作用。2．针对数字滤波器的滤波基本原理的研究，查阅相关资料书籍，对数字滤波器滤波概念有个很好理解，了解国内外对于该课题的研究现状和方向。明确研究的重点是滤波器的技术指标和数字滤波器技术指标与模拟滤波器技术指标的转化方法。3．先按照模拟滤波器技术指标设计设计模拟滤波器，再通过将模拟滤波器的系统函数按照一定转化关系转化成数字低通滤波器的系统函数，转化方法即脉冲响应不变法和双线性变换法。4．Matlab作为工作平台和开发工具，熟悉Matlab软件程序设计的基本原理和实验环境，实现仿真。5．查漏补缺，进行论文的改进。四、课题研究进度计划2010/2011（第一学期）：分析任务，收集资料，确定系统总体方案设计，完成开题报告、文献综述、外文翻译以及开题答辩。2010/2011（第二学期）：第1周至第3周：查阅文献资料、进行方案论证，了解数字滤波器的原理，设计步骤，设计方法，以及Matlab下实现带通可调数字低通滤波器的设计。第3周至第4周：掌握Matlab程序开发方法、调试工具的使用及优化级别的选择等，实现数字滤波器的设计与仿真。编写基于Matlab的数字低通滤波算法并进行调试仿真和反复论证。第5周至第6周：完善设计作品，论文修改。进行方案的补充和修改；撰写毕业论文，修改完善毕业论文。第7周至第8周：做好论文答辩的PPT资料，准备答辩，并提交所有电子文档材料。五、参考文献 [1]俞一彪,孙兵.数字信号处理—理论与应用[M].南京:东南大学出版社,2005,8.[2]张小虹,黄忠虎,邱正伦等．数字信号处理[M]．北京:机械工业出版社,2008,9．[3]姚齐国.基于MATLAB的数字滤波器的设计[J].江西理工大学学报,2006,2,27(01):50-52.[4]王孝英．数字滤波器的MATLAB设计与仿真及在DSP上的实现[D]．内蒙古大学,2009．[5]刘波.MATLAB信号处理[M].北京:电子工业出版社,2006,7.[6]邬国扬，张萱，吕昂，周雪娇．模拟电子技术[M]．第二版．西安：西安电子科技大学出版社，2007，3．[7]方勇．数字信号处理-原理与实践[M]．北京：清华大学出版社，2006，12．[8]郑南宁，程红．数字信号处理[M]．北京：清华大学出版社，2007，9．[9]王超，安建伟，周贤伟等．数字信号处理[M]．北京：国防工业出版社，2010，4．[10]王孝英．数字滤波器的MATLAB设计与仿真及在DSP上的实现[D]．内蒙古大学，2009．[11]郑佳春．数字滤波器的MATLAB设计与DSP的实现[J]．单片机与嵌入式系统应用，2003（7）：28-28．[12]张小虹，黄忠虎，邱正伦等．数字信号处理[M]．北京：机械工业出版社，2008，9．[13]丁士圻．模拟滤波器[M]．哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2004，3．[14]姚剑清，简明数字信号处理[M]．北京：人民邮电出版社，2009，1．[15]许臣蓉．基于DSP的数字滤波器设计[D]．武汉理工大学，2006．[16]Soo-HwanCho，GilsooJang，Sae-HyukKwonandJung-WookPark．Comparisonofanalogo-to-digitalfilterconversationmethodsinadigitalflickemeter[J]．ＥlectrEng．2009．91：125-131。[17]UweMeyer-Baese．DigitalSignalProcessingwithFieldProgrammableGateArrays[J]．SignalAndCommunicationTechnology，2007，10，1：165-165．