本文先介绍FIR数字滤波器的相关概念，并使用MATLAB中的FDA TOOL东西箱和Simulink东西进行FIR带通数字滤波器的规划，给出了根据Matlab的FIR数字滤波器规划方案。最终经过建模和仿真证明，本方案中规划的滤波器可以快速有用组成的惯例数字滤波器， 完成不同截止频率的FIR滤波器，极大地减轻了工作量，实用性较强。
0 导言
跟着信息时代数字化、智能化和网络化的开展，数字信号处理已成为一门极其重要的学科和研讨热门，而且数字滤波技能作为该范畴的一个重要组成部分得到了日益广泛的注重。
相对于IIR数字滤波器，FIR滤波器以其线性相位的极大优势得到了愈加长足的开展。数字滤波器可以用硬件或软件两种办法来完成，而后者的长处是可以经过改动滤波器参数去调整全体功用，而MATLAB所供给的信号处理东西箱具有强壮的函数功用，它不仅可以用来规划数字滤波器，还可以使规划到达最忧化，因而它成为了FIR数字滤波器规划的强有力的东西。
1.FIR数字滤波器
1.1 FIR滤波器的体系函数
FIR数字滤波器是一种非递归体系，其冲激呼应h（n）是有限长序列，其体系函数的一般方式为：
在上式中，h（n）是因果序列，H（z）是z1的N-1次多项式，仅在Z=0处有N-1阶极点，在其它当地没有极点，有N-1个零点处在有限Z平面内的任何方位上。FIR体系的根本结构有直接型和级联型，在雷达信号处理中作为相关器和抵消器等获得了广泛的使用。
1.2 FIR滤波器的规划进程
数字滤波器的规划进程为：
1）依照实际需求，确认滤波器的功用要求。一般（但不总是）是在频域中给定数字滤波器的功用要求，一般为起伏和相位呼应，即技能指标。
2）寻觅满意预订功用要求的离散时刻线性体系，即用一个因果安稳的体系函数去迫临给定的功用要求，以确认滤波器系数。
3）用有限精度的运算完成所规划的体系。
这儿包含挑选运算结构，对滤波器的系数、输入变量、中心变量和输出变量量化到固定字长。
4）经过模仿，剖析其频率特性和相位特性，验证所规划的体系是否契合给定功用要求。
2.MATLAB相关东西介绍
2.1 FDATOOL东西箱
FDATOOL是Matlab软件中供给滤波器规划的专门东西箱，可以规划简直一切的惯例滤波器，其界面一共分两大部分，如图1所示。
界面上半部分是特性区，用来显现滤波器的各种特性。
界面下半部分是Design Filter，用来设置滤波器的规划参数，首要分为：ResoponseType（滤波器类型）选项、Design Method（规划办法）选项、Filter Order（滤波器阶数）选项、Frenquency Specifications（频率特性）选项和Magnitude Specifications（起伏特性）选项。
2.2 Simulink简介
Simulink是一个进行动态体系建模、仿真和归纳剖析的集成软件包，它可以处理线性、非线性体系；离散体系、接连体系以及混合体系；单任务、多任务离散事情体系等，现在现已掩盖通讯、操控、信号处理、电力体系等许多范畴。Simulink和 Matlab的杰出结合使得用户可以使用Matlab丰厚的资源，树立仿真模型，监控仿真进程，而且可以在线修正参数，并调查改动后的成果。
3.FIR带通滤波器规划
针对含有5Hz、15Hz和30Hz的混合正弦波信号，规划一个FIR带通滤波器。参数要求：采样频率Fs=100Hz，通带下限截止频率Fc1=10Hz，通带上限截止频率Fc2=20Hz，过渡带宽6Hz，通阻带动摇0.01，选用凯塞窗规划。
3.1 FDATOOL参数设定
Response Type中挑选Bandpass;在DesignMethod选项中挑选FIR Window，窗函数类型选取Kaiser，Beta值为3.4;指定Filter Order项中的Specify order为38;采样频率Fs=100Hz，截止频率Fc1=10Hz，Fc2=20Hz.设置完今后点击窗口下方的Design Filter，在窗口上方就会看到所规划滤波器的幅频呼应，如图2所示。
经过菜单选项Analysis还可以看到滤波器的相频呼应（如图3所示）、组推迟、脉冲呼应、阶跃呼应、零极点装备等。规划完成后将成果保存为kaiser.fda文件。
3.2 Simulink仿真
翻开Simulink东西箱，新建一个Model，将正弦信号源和常量信号源、DSP离散正弦信号源、乘法器、加法器、示波器等安置好，并把各环节的端口按框图连接起来，建立的体系仿真模型如图4所示，将上节中封装好的滤波器文件kaiser.fda导入Digital Filter Design模块，输入信号为：
生成的滤波作用如图5所示。
图5中横坐标表明时刻（t），纵坐标表明振幅。滤波后，信号周期约为0.067s，即频率为15Hz，经过对滤波前后的离散波形进行比照可以很明显的看出，复合信号经过规划的带通滤波器后，所需求的有用信号（15Hz）分离了出来，根本到达预期意图。
4.定论
本文提出的根据Matlab的FIR数字滤波器规划方案。先介绍FIR数字滤波器的相关概念，并使用MATLAB中的FDA TOOL东西箱和Simulink东西进行FIR带通数字滤波器的规划。
最终经过建模和仿真证明，本方案中规划的滤波器可以快速有用组成的惯例数字滤波器， 完成不同截止频率的FIR滤波器，极大地减轻了工作量，实用性较强。
