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1、襄樊学院物理与电子工程学院2011届本科毕业论文开题报告论 文 题 目 基于MATLAB的数字滤波器设计 班 级 电子信息工程0711 姓 名 学 号 指导教师（职称） 填表日期 2011 年 月 日说 明一、论文的开题报告是保证毕业论文质量的一个重要环节，为规范我院本科毕业论文的开题报告，特印制此表。二、学生应阅读的主要文献、资料15种以上，通过调研和资料搜集，主动与指导教师讨论，在指导教师的指导下，完成开题报告，开题报告字数应在2500字以上。三、开题报告须经院毕业论文指导教师审查，同意后方可进行论文写作，并将开题报告交指导教师。不合格者，必须重写。一、选题的意义和研究现状1选题的理论意义
2、、学术价值或实践价值数字信号处理中一个非常重要且应用普遍的技术就是数字滤波。所谓数字滤波，是指其输入、输出均为数字信号，通过一定的运算关系改变输入信号所含的频率成分的相对比例或滤除某些频率成分，达到提取和加强信号中的有用成份，消弱无用的干扰成份的目的。数字滤波与模拟滤波相比，有精度高、可靠性高、灵活性好等突出优点，可以满足对幅度和相位的严格要求，还能降低开发费用，缩短研制到应用的时间，在很多领域逐步代替了传统的模拟信号系统。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
3、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。2与选题相关的研究现状及发展趋势数字滤波器是数字信号处理理论的一部分。数字信号处理主要是研究用数字或符号的序列来表示信号波形，并用数字的方式去处理这些序列，把它们改变成在某种意义上更为有希望的形式，以便估计信号的特征参量，或削弱信号中的多余分量和增强信号中
4、的有用分量。具体来说，凡是用数字方式对信号进行滤波、变换、调制、解调、均衡、增强、压缩、固定、识别、产生等加工处理，都可纳入数字信号处理领域。 数字信号处理学科的一项重大进展是关于数字滤波器设计方法的研究。关于数字滤波器，早在上世纪40年代末期就有人讨论它的可能性问题，在50年代也有人讨论过数字滤波器，但直到60年代中期，才开始形成关于数字滤波器的一整套完整的正规理论。在这一时期，提出了各种各样的数字滤波器结构，有的以运算误差最小为特点，有的则以运算速度高见长，而有的则二者兼而有之。出现了数字滤波器的各种通近访法和实现方法，对递归和非递归两类滤波器作了全面的比较，统一了数字滤波器的基本概念和理
5、论。 MATLAB是英文Matrix Laboratory (矩阵实验室)的缩写。它是由美国Math works公司推出的用于数值计算和图形处理的数学计算环境。在MATLAB环境下，用户可以集成地进行程序设计、数值计算、图形绘制、输入输出、文件管理等各项操作。它优秀的数值计算能力和卓越的数据可视化能力使其很快在同类软件中脱颖而出。 MATLAB系统最初是由Cleve Moler 用FORTRAN语言设计的，现在的MATLAB程序是Math works公司用C语言开发的。它的第一版(DOS版本1.0)发行于1984年；经过20年的不断改进，MATLAB已经成为国际上最流行的科学与工程计算的软件工
6、具，最流行的计算机高级编程语言了，有人称它为“第四代”计算机语言，它在国内外高校和研究部门正扮演着重要的角色。MATLAB语言的功能也越来越强大，不断适应新的要求提出新的解决方法。可以预见，在科学运算、自动控制与科学绘图领域MATLAB语言将长期保持其独一无二的地位。 MATLAB语言之所以能如此迅速地普及，显示出如此旺盛的生命力，是由于它有着不同其他语言的特点。3主要参考文献 1 丁玉美，高西全等数字信号处理M西安：西安电子科技大学出版社,20002 程佩青，数字信号处理教程M北京：清华大学出版社，20033 罗军辉，罗勇江等MATLAB7.0在数字信号处理中的应用M北京：机械工业出版社，2
7、0054 郭仕剑，王宝顺等MATLAB7.X数字信号处理M北京：人民邮电出版社，20065 门爱东，杨波等数字信号处理.北京：人民邮电出版社，2003.6 余成波，杨菁等数字信号处理及MATLAB实现M北京：清华大学出版社，20057 T.W.ParksandC.S.BurrusDigitalFilterDesign.NewYork,NewYork:Wiley-Interscience,19878S.K.MitraDigital Signal Processing:A Computer-Based Approach.NewYork,NewYork:McGraw-Hill,thirded,200
8、69 赵琳，王淑伟，邢帆基于 Matlab的数字滤波器设计方法研究J产业与科技论坛2008（9）15715810 张亚妮.基于MATLAB的数字滤波器设计J.辽宁工程技术大学学报.2005年10月第24卷第5期71671811 阎晓艳，傅丰林等.FIR数字滤波器的设计及其在MATLAB中的仿真实现J.电子科技2004（5）434612 陈桂明，张明照，戚红雨应用MATLAB语言处理数字信号与数字图像M，北京：科学出版社，2001：165-20013 美Sanjit K.Mitra著，孙烘，余翔宇等译数字信号处理实验指导书（MATLAB版）M，北京：电子工业出版社，2005：71-8514 陈后
9、金数字信号处理M，北京：高等教育出版社，2004：124-17715 徐明远MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用M，西安：西安电子科技大学出版社，2005：154-18716 楼天顺基于MATLAB的系统分析与设计-信号处理M，西安：西安电子科技大学出版社，1998：133-14217 胡光书数字信号处理：理论、算法与实现M，北京：清华大学出版社，1997：136-15518 邓华MATLAB通信仿真及应用实例解析M，北京：人民邮电出版社，1997：123-15619 陈怀琛数字信号处理教程MATLAB释义与实现M，北京：电子工业出版社，2004：106-123 二、研究方案1研究的思路与
10、方法数字滤波器的设计的关键在与根据滤波器性能指标选择合适的数字滤波器的类型和合理的设计方法。本课题对统一性能指标的滤波器采取不同的设计方法，通过对对各种方法设计的数字滤波器进行模拟仿真，最后对滤波效果的比较，分析各种方法的优缺点。对以后实际应用奠定一定的理论基础。这是本课题研究的目的。本课题的难点在与对各种滤波理论的分析。每一种理论对应一种设计方法，只是通过滤波器的性能指标来确定合理的设计方法，需要丰富的实际设计经验和对滤波原理的深刻理解。数字滤波器设计的基本步骤1） 确定指标。在设计一个滤波器之前，必须首先根据工程实际的需要来确定滤波器的技术指标。在很多实际应用中， 数字滤波器常被用来实现选
11、频操作。因此指标的形式一般在频域中给出幅度和相位响应。2） 模型逼近。一旦确定了技术指标，就可以利用已学习过的基本原理和关系式，提出一个滤波器模型来逼近给定的技术指标。这是滤波器设计所要研究的主要问题。3） 实现性能分析和计算机仿真。以上两步的结果得到的滤波器，通常是以差分方程、系统函数或脉冲响应描述的。根据这个描述就可以分析其频率特性和相位特性，以验证设计结果是否满足指标要求；或者利用计算机仿真实现设计的滤波器，再分析滤波结果来判断。2 数字滤波器的MATLAB 设计利用MATLAB 设计滤波器2，可以随时对比设计要求和滤波器特性调整参数，直观简便，极大地减轻了工作量，有利于滤波器设计的最优
12、化。2研究的基本内容（大纲）本文计划拟写5章，第一章主要介绍此文的应用前景和发展背景。第二章主要介绍数字滤波器和MATLAB的发展情况。第三章。介绍数字滤波器中IIR滤波器在MTALAB环境下的几种设计方法，并利用采集的语音信号对其进行分析。第四章主要介绍数字滤波器中FIR滤波器在MATLAB环境下的窗函数设计法，并利用语音信号对其分析。第五章，把两种滤波器对语音信号的滤波情况进行比较和分析，得出各滤波器设计方法的优缺点。3工作的主要阶段、进度及完成时间第1-3周： 查阅文献资料，了解关于数字滤波器的各种设计理论，熟悉相关工具软件（matlab），撰写开题报告；第4-5周： 写好论文提纲，完成论文初稿；第5-8周： 在老师的指导下修改初稿，完成论文二稿 ；第9-10周： 根据指导老师要求完成论文修改，定稿，完成打印。第11-12周： 准备毕业论文答辩相关材料，进行答辩，根据答辩委员的意见提出修改，并上交最终毕业论文。学生签名： 日期：2011年 月 日指导教师意见：该生阅读了指定的参考文献，了解了本课题的国内外研究现状以及发展趋势，研究的内容符合任务书的要求，提出的方案、途径可行，进度、计划安排合理。同意该生开题。指导教师签名： 日期：2011年 月 日8