低通、带通和高通滤波器设计

QqWw11

1、目的

学习MATLAB的filter函数的使用，通过设计低通、带通和高通滤波器对其进行仿真

2、用到的主要函数和工具

MATLAB、FDATOOL、filter、fft

3、设计

• 信号的产生
  . l7 K$ a# M/ }6 n* {# ^

• 
  
  %% Parameter InteRFace
  
• 
  
  - E- `4 H1 k' ]9 E' V( b( KFrequence0          = 60;        %单位：Hz   
  : h0 M7 T: R1 O2 g1 ^7 Y4 Y; B3 P
• 
  4 H( J3 c8 z7 W
  , u0 i) W( _! N5 u. x8 e3 L9 VFrequence1          = 130;       %单位：Hz
  ; S' v% W5 G: W
• 
  & `& y6 A: Q) Z) J7 A; {
  Frequence2          = 1e3;       %单位：Hz
  
• 
  ) r+ }% }/ L( G% P' F
  - f1 F, Q, q* K# b; }7 f& K, USampleFre           = 4e3;       %单位：Hz
  
• 
  . V1 ~2 w1 U% C2 T
  SampleLen           = SampleFre; %采样点数
  
• 
  $ Z& S* _- ]( z. ^
  %% Main
  0 n+ J/ z# V  e: Y
• 
  
  %-------------------产生三路信号
  $ _4 H; K( l0 A5 U8 N
• 
  - ]% g. C- p- _1 s3 o
  : L& h* l1 l8 j5 [& s7 }$ j9 Ot = 0:1/SampleLen:1/SampleFre*(SampleLen-1);
  / Y; c5 c8 ]) J  E2 z
• 
  
  SignalData0 = sin(2*pi*Frequence0*t);
  
• 
  8 i  q. k1 I5 d; Z- |& P0 a
  % ]9 G5 a; l: p9 k. `; z& MSignalData1 = sin(2*pi*Frequence1*t);
  
• 
  2 U7 l6 W+ \; f* K+ V/ X* B
  SignalData2 = sin(2*pi*Frequence2*t);
  & C! Z5 ^; [6 a+ _2 H
• 
  ) U9 ]1 p6 ]+ g3 d
  SignalData3 = SignalData0+SignalData1+SignalData2;
  
• 
  
  figure;hold on
  
• 
  
  plot(t(1:150),SignalData0(1:150),'b')
  
• 
  
  plot(t(1:150),SignalData1(1:150),'r')
  % b, X0 a9 N9 J, x% V7 u
• 
  - @2 F8 M: t) P( H( S
  plot(t(1:150),SignalData2(1:150),'k')
  9 C3 f. Y2 O# C0 \- S9 V$ j
• 
  $ A. w; j- I* V) {# u
  , G9 a8 u' w" {* B$ A/ X& n$ Zhold off
  
• 
  
  : v2 o/ ?! ?5 d& ifigure;plot(t(1:150),SignalData3(1:150))
  
• 
  % l7 b" d- W; h
  % n6 g- Q" m4 k6 f6 x( E4 D6 Atitle('三路信号求和')
  # \* c0 i% ?  u( l, O1 P% L
  # m, Q' l4 X0 O* s1 |

• 三路信号的时域波形
• 
  
  

                                                                                三路信号时域波形          三路信号求和时域波形      

• 三路求和信号频谱分析
  $ i* ]( ?. N5 L. C# v6 v( A' p- Y

FFT_Data = fft(SignalData3);

        2.低通滤波器设计

• 基于fdatool的低通滤波器的设计
  

          在MATLAB命令行执行fdatool命令，弹出滤波器设计交互窗口，根据自己的需求设计符合自己要求的滤波器，这是设计的低通滤波器见下图

           需要注意的是通过设计Fpass和Fstop确定了滤波器的带宽，同时参数设计的越接近理论滤波器的性能，滤波器的阶数越多，计算量越大，所以需要优化滤波器这两个参数，在保证性能的同时确保阶数越小（计算量越小）

• 滤波
  % ]' J) S2 l4 C4 L4 h3 C: [9 s

LPF_Data = filter(LPF_Coe.LPF_60M,1,SignalData3);

滤波后的时域和频谱波形

          3.带通和高通操作步骤大体一致就不详细说明

: b% @. c7 l1 r/ a- S8 K) n

4、备注

       1、滤波器出数有一定延迟，这在具体调制解调过程中需要注意

+ B$ B. Z/ B  w+ V8 {- S9 N9 J! g" _

senlenced3

滤波器的阶数越多，计算量越大