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GSM移动通信系统中低通滤波器的设计与仿真

    摘要：本文应用MATLAB软件中的Simulink平台分别研究了FIR数字低通滤波器和IIR数字低通滤波器的设计方法和实现方法，并进行模拟仿真设计，以显示本文所介绍数字低通滤波器的多种特性。

在无限脉冲响应（IIR）数字低通滤波器设计中，应用了冲击响应不变法和双线性Z变换法，先进行模拟滤波器的设计，然后把模拟滤波器转换为数字滤波器，最后进行滤波器的频带转换，使用MATLAB软件按两种方法编辑程序并通过图形展示IIF低通滤波器的各种参数和性能指标。在有限脉冲响应（FIR）低通数字滤波器设计中，讨论了FIR线性相位滤波器的特点和用窗函数法设计FIR滤波器两个问题。这两类低通滤波器整个设计过程都是按照理论分析、编程设计、模拟仿真、具体实现的步骤进行的。

    关键词：数字低通滤波器、MATLAB、Simulink

GSM mobile communication system design and simulation of the low-pass filter

Abstract：In this paper, the application of MATLAB software Simulink platform respectively studied the FIR digital low-pass filter and IIR low-pass filter design methods and implementation method, and carries on the simulation design,to display a variety of characteristics of digital low-pass filter, presented in this paper.

    In infinite impulse response (IIR) digital low-pass filter design, the application of shock response is not political reform and bilinear z-transform method, first for the design of analog filter, then converted to a digital filter, the analog filter to filter the frequency conversion, using MATLAB software according to the two methods of editing program and through the graphic display of IIF low-pass filter parameters and performance indicators. In finite impulse response (FIR) low-pass digital filter design, discussed the characteristics of the FIR linear phase filter and FIR filter with window function method with two problems. These two types of low-pass filter the whole design process is in accordance with the theoretical analysis, programming design, simulation and implementation steps.

Keywords: digital low-pass filter, the MATLAB, Simulink,

目录

1  绪论 1

1.1  课题研究的意义 1

1.2  国内外研究现状 1

1.3  毕业论文的内容 1

1.4   MATLAB软件及Simulink平台的概述 2

2  IIR数字滤波器设计及其MATLAB实现 5

2.1  IIR数字滤波器的原理及特点 5

2.2  IIR滤波器的结构 5

2.2.1  直接型 5

2.2.2  级联型 7

2.2.3  并联型 8

2.3  常用的滤波器原型 8

2.3.1  巴特沃斯低通滤波器 9

2.3.2  切比雪夫低通滤波器 9

2.4  模拟—数字滤波器变换及其MATLAB实现 11

2.4.1  脉冲响应不变法 11

2.4.2  双线性Z变换法 14

2.4.3  脉冲不变法和双线性Z变换法的比较 17

2.5 滤波器的阶数与频率关系 18

3  FIR滤波器 20

3.1  FIR滤波器的结构 20

3.1.1  直接型结构 20

3.1.2  级联型结构 20

3.1.3  频率抽样型结构 21

3.1.4  快速卷积型结构 21

3.2  常用窗函数介绍 21

3.2.1  矩形窗(Rectangular window) 22

3.2.2  三角窗(Triangular window) 22

3.2.3  汉宁窗(Hanning window) 22

3.2.4  海明窗(Hamming window) 22

3.2.5  布拉克曼(Blackman window) 23

3.3  各种窗函数的实现与比较 23

3.4  海明窗设计低通滤波器 24

4  图形用户界面设——Simulink设计数字滤波器 28

4.1   Simulink滤波器设计与分析工具（FDATOOL）的设计技术 28

4.2  建立滤波器系统的Simlink模型并进行仿真分析 29

4.2 .1  建立用数字滤波器设计模块实现滤波器系统的仿真模型 30

4.2.2  系统模块参数设置 30

4.2.3  系统仿真参数的设置 31

4.3  系统仿真与分析 32

4.4  仿真结果的演示 32

4.4.1   Simulink下滤波器设计技术应用 32

4.4.2   IIR和FIR滤波器比较 37

5 利用MATLAB辅助DSP实现滤波器的方法 38

5.1  数字信号处理概述 38

5.2  以巴特沃斯滤波器为例用MATLAB辅助DSP设计滤波器 38

5.2.1  设计巴特沃斯滤波器程序滤波器 38

5.2.2   DSP的系数对称滤波器的实现方法 40

5.2.3  DSP滤波算法实现 40

5.2.4  MATLAB辅助设计 40

6  总结 42

致谢 43

参考文献 44