一种快响应时变FIR数字滤波器

摘要

随着科学技术的跨越式发展，当今的时代就是信息的数字化时代，这一概念已经深入人心。在信号处理领域处于重要地位的数字滤波技术对不同的领域都有着非常重要的影响，在实际应用和生产中，低频微弱信号，如海洋监测、地质勘查和生物医学等领域的低频信号承载了大量重要的基础信息，而这些信号中往往混有干扰或者噪声，要从中提取出有用的信号就要应用滤波器来实现。一般来讲，线性时不变数字滤波器在实际的生活和生产中应用最为广泛，但也有其他的一些领域需要应用线性时变数字滤波器。例如，在通信系统中，用滤波器滤除噪声干扰信号，若其输入是非平稳的过程，欲设计的最优滤波器就是线性时变数字滤波器。此外，线性时变数字滤波器在地震勘探、语音处理等领域均有应用。
　　在按照所给定的性能要求进行滤波器的设计时，我们既期望滤波器有较高的信噪比，又希望所设计的滤波器能够有较快的响应速度。对于一般的时不变数字滤波器来说，同时满足以上的两项要求是相互矛盾的。本文研究的目的是设计一时变数字滤波器，使其不仅满足给定要求、具有良好的滤波特性，同时具有较快的响应速度，能够应用到实际的工程领域中。
　　本文所做的主要工作包括:(1)在数字领域，设计出两种不同的时不变FIR数字滤波器，通过仿真验证，其中一种滤波器有较高的信噪比，另一种则有较快的响应速度。(2)设计出检测信号是否有突变位置的方法。(3)在时不变滤波器的基础上提出时变数字滤波器，从而使其具有较高的信噪比和较快的响应速度。
　　经仿真实验结果可知，本文所设计的时变数字滤波器能够同时满足高信噪比、响应速度快的要求，对实际的工程应用提供可参考的理论和技术。本文的仿真实验是在MATLAB环境下进行的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 数字滤波器概论

1．2 论文的研究目的和意义

1．3 论文的研究内容

第二章 数字滤波器基础理论概述

2．1 数字滤波器及其原理

2．2 数字滤波器分类

2．3 数字滤波器技术指标与设计步骤

2．4 FIR数字滤波器设计方法

2．4．1 窗函数设计法

2．4．2 频率采样法

2．4．3 切比雪夫逼近法

2．5 本章小结

第三章 时变数字滤波器的设计

3．1 时变滤波系统方案

3．2 信号突变点检测原理

3．3 时变数字滤波器设计

3．3．1 时不变数字滤波器设计方法

3．3．2 时变数字滤波器设计方法

3．4 小结

第四章 时变数字滤波器的实现

4．1 概述

4．2 时不变数字滤波器

4．2．1 FIR低通数字滤波器的实现

4．2．2 FIR全通数字滤波器的实现

4．3 时变数字滤波器

4．3．1 时变数字滤波器的实现

4．3．2 时变数字滤波器的仿真分析

4．3．3 时不变滤波器与时变滤波器仿真结果对比

4．4 小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士研究生期间参与的工程项目