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基于matlab的各类滤波器设计

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发表于 2020-3-3 13:49 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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x
一. 采用fir1' z: p6 j0 V7 S+ E2 b( |" X

          采用了窗函数设计方法

- J! v& i2 I" ?( H9 y$ ^3 ]

          语法如下:

各项参数意义:


" I  Y4 N- e% ~

          b:返回的FIR滤波器单位脉冲响应,脉冲响应为偶对称,长度为n+1


) G) K5 P: o4 g: ]- h) h3 M

          n:滤波器的阶数,需要注意的是,设计出的滤波器长度为n+1


; e& h2 ~8 N  `& T- ^3 I$ h6 y

          Wn:滤波器的截止频率(归一化)。需要注意的是,wn的取值范围为0《wn《1,1对应为信号采样频率的1/2;

$ U% X* w1 w: A1 m2 v+ \5 t1 t

          如果wn是单个数值,且ftype参数为low,则表示设计截止频率为wn的低通滤波器,如ftype参数为high,则表示设计截止频率为wn的高通滤波器;

) W* H* j2 U# n+ q8 z

          如果wn是由两个数组成的向量[wn1,wn2],ftype为stop,则表示设计带阻滤波器,ftype为bandpass,则表示设计带通滤波器;

& E( ^( A" x& t+ j! V

          如果wn是由多个数组成的向量,则表示根据ftype的值设计多个通带或阻带范围的滤波器,ftype为DC-1,表示设计的第一个频带为通带,ftype为DC-0,表示设计的第一个频带为阻带。

; t1 k0 T% B" \7 Q. r: |

          4.window:指定使用的窗函数向量,默认为海明窗(Hamming),最常用的窗函数有汉宁窗(Hanning),海明窗(Hamming),布拉克曼窗(Blackman)和凯塞窗(Kaiser),可通过输入help window查找(当凯塞窗函数的贝塔值取7.856时,凯塞窗具有最好的性能)

( U. h  V! N4 t8 f* d. W$ P

          5.noscale:指定是否归一化滤波器的幅度


( `/ X9 \( ?9 m9 T* H5 p" N" ^

          注意:fir1函数智能选择滤波器的截止频率和阶数,不能选择滤波器通带,阻带衰减,过渡带宽等参数。

二. 采用kaiserord函数设计
  `! V% k* T  M& u% K

          语法如下:[n,wn,beta,filtype]=kaiserord(f,a,dev,fs)

( a& M( g8 T  P# S

          参数意义:

6 h$ b/ r$ y5 h$ P; j5 y/ E

          f及fs:f是一个向量,其中的元素为待设计滤波器的过渡带的起始点和结束点。如果没有fs参数,f中元素的取值范围为0~1,即相对于采样频率一半的归一化频率;如果有fs参数,则fs为信号采样频率,f中元素即为实际的截止频率。如,设计滤波器的过渡带宽为1000~1200hz,2000~2100hz,信号采样频率为8000hz;如没有设置fs参数,则f=[0.25 0.3 0.5 0.525];如设置fs为8000,则f=[1000 1200 2000 2100]

# n& R8 q9 c7 c  u4 F0 p: E

          a:指定这些频率段的理想幅度值。通带为1,阻带为0.a与f相对应。以上例子,应该设置为a=[1 0 1],则表示设计带阻滤波器。


5 q2 b# _9 s, ?# [6 ^. [+ y

          dev:指定通带或阻带内的容许误差。同样是上面的例子,要求通带容许误差为0.01,阻带容许误差为0.02,则dev=[0.01 0.02 0.01]

% `8 S# Z" v6 y5 i6 Y, \. p2 e

          n:n为滤波器的最小阶数


3 ?) p0 I5 Z9 l! O3 z' q: Y

          wn:得到滤波器的截止频率点

. y' j5 w1 _& _' m" o

          beta:计算得到的beta值


: B5 l- g# S' a. d  |9 `

          ftype:获得滤波器的类型参数

三. 采用fir2函数设计0 O3 m: p0 W, E6 ^3 L% r

          使用fir2函数,可以完成任意响应滤波器的设计,即滤波器的幅度频率响应在指定的频段范围内有不同的幅值。,如在0~0.1的理想幅值为1,0.2~0.4的幅值为0.5等。


: u" w3 S5 Z2 u( g% O: S& R$ e

          语法如下:

* ]5 F, u& Z, p! Z- X

          参数意义:


4 n, U" P& \* c# K

          n及b:滤波器的阶数。注意,根据FIR滤波器的结构特点,当设计的滤波器在归一化频率为1处的幅度值部位0时,n不能为奇数。

1 o3 x+ [  _3 X, E. N1 `

          f及m:f的取值为0~1,对应于滤波器的归一化频率,m用于设置对应频段范围内的理想幅值。如要求的滤波器在0~0.125内幅值为1,0.125~0.25为0.5,0.25~0.5为0.25,0.5~1为0.125,则f=[0 0.125 0.125 0.25 0.25 0.5 0.5 1],m=[1 1 0.5 0.5 0.25 0.25 0.125 0.125]


8 ^8 U9 d( j( {& g4 R5 t6 f1 Y

          windom:指定窗函数的种类,其长度为滤波器长度n+1,默认为海明窗。


, B9 Y. {8 t, w! `+ W: x9 v, w

          npt:指定在对幅度响应进行插值的插值点个数,其默认为512

; {% c2 L( M* U5 c$ R, ^. u  s

          lap:指定对幅度响应进行插值时,对于不连续点转变成连续时的点数,其默认值是25

$ X! N9 A' I0 h% K# M) K; z

          区别:

. ?- R; M$ r4 I

          1.stem和plot


- J: b- U2 ^$ M! w

          stem是离散函数,plot是连续函数

) T2 o0 S$ M0 A9 T' x. K

          常用的信号处理函数:

8 r0 K/ X2 U. B

          1. 随机信号函数


9 L; C& B8 _& {. }$ k8 @3 m

          随机信号函数:Rand(1,N)和randn(1,N)


5 _4 ?# u3 e* s" V, I" s: J2 X

          2. 方波信号函数

$ t8 j- |; A" G$ Q: y; a8 |

          Square(T)和Square(T,DUTY),其实DUTY为正值区域在一个周期的比例,如DUTY=50时,产生方波。

% {! `6 L: H. G1 R5 v5 H

          3. 锯齿波信号函数

1 {' `4 E, H9 a6 S

          Sawtooth(T)和sawtooth(T,WIDTH)

7 H" m% J  i, y3 r$ ~6 ?+ w$ c" L' E

          4. 正弦波信号函数


. x3 ~+ T0 k" w/ }& J

          Sin(2*pi*f*t)

& {4 a4 m3 c% y( u$ {1 H9 W
         常用信号分析级处理函数/ [) a+ [1 O. _4 j6 @7 J, O5 S

          1. 滤波函数

0 L% K1 q/ G& e6 _) W9 F/ j

          Filter(b,a,x):分子项系数依次从大到小排列成一个行矩阵b,分母项系数依次从大到小排列成一个行矩阵a,x为输入信号序列。


8 E& a7 o; [" J. L) _

          2. 单位抽样响应函数


' O. S3 Z9 m1 g1 H

          Impz(b,a,p),其中a,b同上,p为计算的数据点数

3 G0 B; _0 l0 i3 Y. r; a

          3. 频率抽样响应函数


$ A9 Z+ j- R' ?% s1 S$ K  E

          Freqz(b,a,n,Fs): 其中a,b同上,n为在[0 Fs/2]范围内计算的频率点数量,Fs为采样频率。


5 n6 [8 R9 L1 a+ E# _8 a! [0 a

          4. 零极点增益函数

8 X1 N0 Y% ]1 F: q# }1 O$ x

          Root函数计算系统的零极点,zplane函数画出系统的零极点。


# I1 T& i4 y6 }" G
' d$ C/ W+ N8 O* U* ?

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发表于 2020-3-3 16:14 | 只看该作者
matlab还能做滤波器设计啊
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