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《基于matlab的fir濾波器設(shè)計與濾波(含matlab代碼)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、基于MATLAB的FIR濾波器設(shè)計與濾波摘?要介紹了利用MATLAB信號處理工具箱進(jìn)FIR濾波器設(shè)計的三種方法：程序設(shè)計法、FDATool設(shè)計法和SPTool設(shè)計法，給出了詳細(xì)的設(shè)計步驟，并將設(shè)計的濾波器應(yīng)用到一個混和正弦波信號，以驗證濾波器的性能。關(guān)鍵詞?MATLAB，數(shù)字濾波器，有限沖激響應(yīng)，窗函數(shù)，仿真1?前言???數(shù)字濾波器是一種用來過濾時間離散信號的數(shù)字系統(tǒng)，通過對抽樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理來達(dá)到頻域濾波的目的。根據(jù)其單位沖激響應(yīng)函數(shù)的時域特性可分為兩類：無限沖激響應(yīng)（IIR）濾波器和有限沖激響應(yīng)（FIR）濾波器。與
2、IIR濾波器相比，F(xiàn)IR的實現(xiàn)是非遞歸的，總是穩(wěn)定的；更重要的是，F(xiàn)IR濾波器在滿足幅頻響應(yīng)要求的同時，可以獲得嚴(yán)格的線性相位特性。因此，它在高保真的信號處理，如數(shù)字音頻、圖像處理、數(shù)據(jù)傳輸、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。2?FIR濾波器的窗函數(shù)設(shè)計法???FIR濾波器的設(shè)計方法有許多種，如窗函數(shù)設(shè)計法、頻率采樣設(shè)計法和最優(yōu)化設(shè)計法等。窗函數(shù)設(shè)計法的基本原理是用一定寬度窗函數(shù)截取無限脈沖響應(yīng)序列獲得有限長的脈沖響應(yīng)序列，主要設(shè)計步驟為：??(1)?通過傅里葉逆變換獲得理想濾波器的單位脈沖響應(yīng)hd(n)。????(2)?由性
3、能指標(biāo)確定窗函數(shù)W(n)和窗口長度N。???(3)?求得實際濾波器的單位脈沖響應(yīng)h(n)，h(n)即為所設(shè)計FIR濾波器系數(shù)向量b(n)。???????(4)?檢驗濾波器性能。???本文將針對一個含有5Hz、15Hz和30Hz的混和正弦波信號，設(shè)計一個FIR帶通濾波器，給出利用MATLAB實現(xiàn)的三種方法：程序設(shè)計法、FDATool設(shè)計法和SPTool設(shè)計法。參數(shù)要求：采樣頻率fs=100Hz，通帶下限截止頻率fc1=10Hz，通帶上限截止頻率fc2=20Hz，過渡帶寬6Hz，通阻帶波動0.01，采用凱塞窗設(shè)計。3?程序設(shè)
4、計法???MATLAB信號處理工具箱提供了各種窗函數(shù)、濾波器設(shè)計函數(shù)和濾波器實現(xiàn)函數(shù)。本文的帶通濾波器設(shè)計及濾波程序如下：???[n,Wn,beta,ftype]=kaiserord([7131723],[010],[0.010.010.01],100);???%得出濾波器的階數(shù)n=38，beta=3.4???w1=2*fc1/fs;w2=2*fc2/fs;%將模擬濾波器的技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)???window=kaiser(n+1,beta);%使用kaiser窗函數(shù)???b=fir1(n,[w1w2],
5、window);使用標(biāo)準(zhǔn)頻率響應(yīng)的加窗設(shè)計函數(shù)fir1???freqz(b,1,512);%數(shù)字濾波器頻率響應(yīng)???t=(0:100)/Fs;???s=sin(2*pi*t*5)+sin(2*pi*t*15)+sin(2*pi*t*30);%混和正弦波信號???sf=filter(b,1,s);％對信號s進(jìn)行濾波???程序執(zhí)行的結(jié)果如圖1所示：?（1）濾波器幅頻特性和相頻特性?????????????（2）濾波前后的波形圖1濾波器特性和濾波效果圖4?FDATool設(shè)計法???FDATool(FilterDesign&An
6、alysisTool)是MATLAB信號處理工具箱專用的濾波器設(shè)計分析工具，操作簡單、靈活，可以采用多種方法設(shè)計FIR和IIR濾波器。在MATLAB命令窗口輸入FDATool后回車就會彈出FDATool界面。4.1帶通濾波器設(shè)計???已知濾波器的階數(shù)n=38，beta=3.4。本例中，首先在FilterType中選擇Bandpass；在DesignMethod選項中選擇FIRWindow，接著在Window選項中選取Kaiser，Beta值為3.4；指定FilterOrder項中的Specifyorder為38；采樣頻率
7、Fs=100Hz,截止頻率Fc1=10Hz,Fc2=20Hz。設(shè)置完以后點擊窗口下方的DesignFilter，在窗口上方就會看到所設(shè)計濾波器的幅頻響應(yīng)，通過菜單選項Analysis還可以看到濾波器的相頻響應(yīng)、組延遲、脈沖響應(yīng)、階躍響應(yīng)、零極點配置等。設(shè)計完成后將結(jié)果保存為kaiser15.fda文件。4.2?Simulink仿真???在Simulink環(huán)境下，將濾波器文件kaiser15.fda導(dǎo)入DigitalFilterDesign模塊，輸入信號為s(t)=sin(10πt)+sin(30πt)+sin(60πt)
8、,生成的仿真圖和濾波效果如圖2所示。??（1）Simulink仿真圖?????????????????（2）濾波前后的離散波形圖2Simulink仿真圖和濾波效果圖5?SPTool設(shè)計法???SPTool是MATLAB信號處理工具箱中自帶的交互式圖形用戶界面工具，它包含了信號處理工具箱中的大部分函數(shù)，可以方便快捷地完
