基于matlab的切比雪夫i型数字滤波器设计(附件)【字数：8373】
摘 要数字滤波器因其具有滤除噪声和分离不同信号的功能，被广泛应用于图像信号处理、语言编码、雷达等众多领域。本文主要介绍数字滤波器的种类、指标和原理等，以及切比雪夫I型数字滤波器相比于巴特沃斯滤波器的优劣。在设计切比雪夫I型数字滤波器的过程中，主要利用MATLAB软件，经过归一化处理，同时调用cheby1和cheb1ord语句来实现低通、高通等4种不同类型的切比雪夫I型数字滤波器，并对实验参数进行验证。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2课题研究的意义 1
第二章 设计原理 2
2.1数字滤波器 2
2.1.1数字滤波器的简介 2
2.1.2数字滤波器的实现形式 2
2.1.3数字滤波器的分类 3
2.1.4数字滤波器的结构 4
2.1.5数字滤波器的指标 5
2.2数字滤波器设计原理 5
2.3切比雪夫滤波器 6
2.3.1切比雪夫滤波器的分类 6
2.3.2切比雪夫滤波器的特点 7
2.3.3切比雪夫滤波器的数学模型 7
第三章 设计方案 10
3.1流程介绍 10
3.2 实验方案 10
3.2.1 MATLAB应用简介 10
3.2.2基于MATLAB的调用格式 11
3.3 切比雪夫I型低通滤波器设计 11
3.3.1设计步骤 11
3.3.2编写MATLAB程序代码 12
3.4切比雪夫I型带通滤波器设计 13
3.4.1编写MATLAB程序代码 13
3.5切比雪夫I型带阻滤波器设计 14
3.5.1编写MATLAB程序代码 14
3.6 切比雪夫I型高通滤波器设计 15
3.6.1编写MATLAB程序代码 15
第四章 数据结果分析 17
4.1实验数据验证 17
4.1.1低通数字滤波器验证 17
4.1.2带通数字滤波器验证 18
4. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
1.3带阻数字滤波器验证 19
4.1.4高通数字滤波器验证 20
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
附录 25
第一章 绪论
1.1课题研究的背景
信息技术的迅猛发展，让人们逐渐意识到数字信号技术及其理论是十分重要的一门学科。由于数字信号处理学科的重要性，被广泛用于各行各业中。其中数字滤波器作为数字信号处理的关键部件之一，它利用着数值计算的方法对信号进行处理，它的意义在于更少的减轻成本所带来的负担，以及保证设计过程的稳定和可靠性。同时数字滤波器也是数字信号处理的基本方法，避免了模拟滤波器固有的电压偏移、温度漂移和噪声等问题。
在现代通信系统中，因为信号中经常混有多种复杂因素，所以许多信号的处理及分析都是基于滤波器来进行的。而滤波器的种类有很多，从功能上可分为低、高、带、带阻类型；从实现方法上可分为有限脉冲响应(FIR)、无限脉冲响应(IIR)类型；从设计理念上可分为巴特沃斯(Butterworth)和切比雪夫(Chebyshev)这两种类型。基于这些特点，数字滤波器处理信号滤波的解决方法是：利用数字计算机编程的可靠性和可实施性，按照之前已经预先编写好的程序对数字信号进行计算和分析。其中，线性时不变数字滤波器是应用范围最为广泛的，其次则为FIR滤波器。考虑到数字滤波器的幅频特性精度，优先使用IIR滤波器，且在相同指标的情况下，IIR滤波器的阶数远远低于FIR滤波器。
1.2课题研究的意义
通过本次课题，帮助学生加深对数字滤波器的理解，能够对于其中的重点内容融会贯通，同时加强学生对于问题的解决能力，让学生去思考问题。在设计切比雪夫I型数字滤波器过程中，引入了MATLAB这一优秀的软件，对其进行了介绍，并利用它来设计切比雪夫I型数字滤波器。同时在设计过程中熟悉MATLAB程序对切比雪夫I型数字滤波器的不同类型格式的调用，并对实验结果进行讨论和分析，判断是否满足设计要求。这一过程既可以帮助学生结合实际应用，提高掌握MATLAB工具的兴趣和积极性，又可使基本理论与MATLAB软件部分相对独立，突出了理论与实践的结合。
第二章 设计原理
2.1数字滤波器
数字滤波器是要想达到滤波的目的，主要是通过编写相应程序来计算信号。对数字滤波器而言，增加功能就是增加程序。数字滤波器另一优势是在不增加芯片体积，数量的情况下也能对低频信号进行处理且不会受到元器件误差所带来的影响。也更好地解决了相比模拟滤波器会被元件限制的困扰。
2.1.1数字滤波器的简介
数字滤波器是一种算法或者装置，它不仅可由数字乘法器，以及其他例如加法器和延时单元组成。它既可以是利用计算机软件实现的离散系统，也可以是专用硬件芯片等组成的离散系统，一般可用英文缩写DF来表示。
相比于模拟滤波器，数字滤波器的不同之处在于一方面它可以通过对输入信号的波形进行数学分析、运算来最终实现滤波功能，另一方面它可以在软件平台上进行模拟仿真，其性能是由它的数字系数决定的，通过改变数字系数可改变其性能。而模拟滤波器仅是通过一系列电子器件以及有源器件等构成滤波器来达到滤波这一功能。
2.1.2数字滤波器的实现形式
数字滤波器的功能是将输入的数字信号通过一定的运算关系变为所需要的输出数字信号。将输入输出关系转变成可实现的算法这是实现数字滤波器的方法。实际算法是由一组基本运算单元组成，它们是延时器、乘法器以及加法器。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2课题研究的意义 1
第二章 设计原理 2
2.1数字滤波器 2
2.1.1数字滤波器的简介 2
2.1.2数字滤波器的实现形式 2
2.1.3数字滤波器的分类 3
2.1.4数字滤波器的结构 4
2.1.5数字滤波器的指标 5
2.2数字滤波器设计原理 5
2.3切比雪夫滤波器 6
2.3.1切比雪夫滤波器的分类 6
2.3.2切比雪夫滤波器的特点 7
2.3.3切比雪夫滤波器的数学模型 7
第三章 设计方案 10
3.1流程介绍 10
3.2 实验方案 10
3.2.1 MATLAB应用简介 10
3.2.2基于MATLAB的调用格式 11
3.3 切比雪夫I型低通滤波器设计 11
3.3.1设计步骤 11
3.3.2编写MATLAB程序代码 12
3.4切比雪夫I型带通滤波器设计 13
3.4.1编写MATLAB程序代码 13
3.5切比雪夫I型带阻滤波器设计 14
3.5.1编写MATLAB程序代码 14
3.6 切比雪夫I型高通滤波器设计 15
3.6.1编写MATLAB程序代码 15
第四章 数据结果分析 17
4.1实验数据验证 17
4.1.1低通数字滤波器验证 17
4.1.2带通数字滤波器验证 18
4. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
1.3带阻数字滤波器验证 19
4.1.4高通数字滤波器验证 20
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
附录 25
第一章 绪论
1.1课题研究的背景
信息技术的迅猛发展，让人们逐渐意识到数字信号技术及其理论是十分重要的一门学科。由于数字信号处理学科的重要性，被广泛用于各行各业中。其中数字滤波器作为数字信号处理的关键部件之一，它利用着数值计算的方法对信号进行处理，它的意义在于更少的减轻成本所带来的负担，以及保证设计过程的稳定和可靠性。同时数字滤波器也是数字信号处理的基本方法，避免了模拟滤波器固有的电压偏移、温度漂移和噪声等问题。
在现代通信系统中，因为信号中经常混有多种复杂因素，所以许多信号的处理及分析都是基于滤波器来进行的。而滤波器的种类有很多，从功能上可分为低、高、带、带阻类型；从实现方法上可分为有限脉冲响应(FIR)、无限脉冲响应(IIR)类型；从设计理念上可分为巴特沃斯(Butterworth)和切比雪夫(Chebyshev)这两种类型。基于这些特点，数字滤波器处理信号滤波的解决方法是：利用数字计算机编程的可靠性和可实施性，按照之前已经预先编写好的程序对数字信号进行计算和分析。其中，线性时不变数字滤波器是应用范围最为广泛的，其次则为FIR滤波器。考虑到数字滤波器的幅频特性精度，优先使用IIR滤波器，且在相同指标的情况下，IIR滤波器的阶数远远低于FIR滤波器。
1.2课题研究的意义
通过本次课题，帮助学生加深对数字滤波器的理解，能够对于其中的重点内容融会贯通，同时加强学生对于问题的解决能力，让学生去思考问题。在设计切比雪夫I型数字滤波器过程中，引入了MATLAB这一优秀的软件，对其进行了介绍，并利用它来设计切比雪夫I型数字滤波器。同时在设计过程中熟悉MATLAB程序对切比雪夫I型数字滤波器的不同类型格式的调用，并对实验结果进行讨论和分析，判断是否满足设计要求。这一过程既可以帮助学生结合实际应用，提高掌握MATLAB工具的兴趣和积极性，又可使基本理论与MATLAB软件部分相对独立，突出了理论与实践的结合。
第二章 设计原理
2.1数字滤波器
数字滤波器是要想达到滤波的目的，主要是通过编写相应程序来计算信号。对数字滤波器而言，增加功能就是增加程序。数字滤波器另一优势是在不增加芯片体积，数量的情况下也能对低频信号进行处理且不会受到元器件误差所带来的影响。也更好地解决了相比模拟滤波器会被元件限制的困扰。
2.1.1数字滤波器的简介
数字滤波器是一种算法或者装置，它不仅可由数字乘法器，以及其他例如加法器和延时单元组成。它既可以是利用计算机软件实现的离散系统，也可以是专用硬件芯片等组成的离散系统，一般可用英文缩写DF来表示。
相比于模拟滤波器，数字滤波器的不同之处在于一方面它可以通过对输入信号的波形进行数学分析、运算来最终实现滤波功能，另一方面它可以在软件平台上进行模拟仿真，其性能是由它的数字系数决定的，通过改变数字系数可改变其性能。而模拟滤波器仅是通过一系列电子器件以及有源器件等构成滤波器来达到滤波这一功能。
2.1.2数字滤波器的实现形式
数字滤波器的功能是将输入的数字信号通过一定的运算关系变为所需要的输出数字信号。将输入输出关系转变成可实现的算法这是实现数字滤波器的方法。实际算法是由一组基本运算单元组成，它们是延时器、乘法器以及加法器。
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