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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
4 L2 a; W1 m9 N4 M7 h0 I

          采用了窗函数设计方法

/ e8 w# O5 ~' S+ O- D

          语法如下:

各项参数意义:

; L& B2 k3 `2 _

          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

1 g, _& K: q' O- w* I6 u$ n9 p

          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

- ]; [. h. @# ]7 {/ N3 \  F4 Q

          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;

5 H, o. {& Z) 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;

0 [& T- N/ G6 M; A) b) @6 _7 ^

          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;


$ y$ _' y' C+ V2 g. g. v9 j7 e

          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。


: E; Z' l" z, B# @% N' L6 u. d

          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)

! {& p0 t  G: F% B- W

          5.noscale:指定是否归一化滤波器的幅度


% @/ L& [' P0 G3 _- Y

          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
  ]% _# x# e: X$ u

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


$ \+ B- W1 p2 x1 b+ i

          参数意义:

" B0 f0 l1 {1 H3 M1 ?& J* f; \

          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]


; ]3 C/ R1 _3 b+ c. q3 P: K

          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。


- j# b0 g5 O" J3 X. H3 M6 D

          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]


4 B! k& ~- |! }! J& e/ A9 f

          n:n为滤波器的最小阶数


% q- b! X  j0 d  R' {' g

          wn:得到滤波器的截止频率点

  A6 h  U0 b% [9 P

          beta:计算得到的beta值

# N" y$ r' B' z1 n/ ]# @% T% b

          ftype:获得滤波器的类型参数

三. 采用fir2函数设计
* \4 Z* i6 ~: z1 A- T

          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。


6 M0 [9 l5 j6 E& ]" j. G0 `$ d

          语法如下:


) U* w6 A9 D. {* H$ }  f

          参数意义:

/ k/ o5 }1 m* k) ~2 u4 C

          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 s2 `* h8 f- Q1 t3 h

          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 @7 a* C2 V! Y3 A

          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。


, q1 b8 |- n7 u7 L: [1 R

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


: ^5 n. j+ ~$ s. v( l

          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


( V- w( j2 C: _; W0 q. {

          区别:

9 X. E8 {# Z* G/ i$ O8 ^/ j: K

          1.stem和plot


: p& @1 m7 a5 v" y

          stem是离散函数,plot是连续函数


) }" |2 e4 b& ^5 f6 w

          常用的信号处理函数:


7 }* t% }/ r9 ]: D5 M& _

          1. 随机信号函数


+ a2 }4 |0 E3 I3 A" }3 L- F

          随机信号函数:Rand(1,N)和randn(1,N)

2 g  U, U) p: k% D( R$ w1 Y% o

          2. 方波信号函数


3 z" v; L3 M1 _  ]1 U

          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。

: t- c8 a* I0 v$ \/ b

          3. 锯齿波信号函数

; A! y# D* u0 V# X1 P1 z" I6 ?

          Sawtooth(T)和sawtooth(T,WIDTH)


' b' O5 o$ F4 O, f4 c) W

          4. 正弦波信号函数

$ q4 }1 [% E; p) A

          Sin(2*pi*f*t)

( g7 {" s- ~! ]6 R' t
         常用信号分析级处理函数6 w) O  F3 C7 G7 A  V

          1. 滤波函数

. q8 n! e1 q  @9 A2 a( m" w

          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。


+ H* m" t# o% S. r8 |! H& w

          2. 单位抽样响应函数

, g6 K$ N" s- v

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

5 q8 V3 N# f$ @  X/ D6 T5 Z

          3. 频率抽样响应函数

8 K( q( m" y% @6 M3 t

          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 S$ Z* @0 ]9 f. p" @4 |

          4. 零极点增益函数


! B* B4 M+ M% ^7 D6 ~

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


: v8 h* P. W7 f4 h6 w
% V- U9 w, `" G  M( L, C

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2#
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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