滤波器设计分析工具FDATool和滤波器可视化工具FVTool.docx

讲座 13 滤波器设计分析工具 FDATool
和滤波器可视化工具 FVTool
．简介
FDATool (Filter Design and Analysis Tool) 是一个功能强大的数字滤波器分析设计工具。它的主要功能如下：
1） 设计参考滤波器
所谓参考滤波器就是不考虑所有量化效应而采用双精度浮点数据格式、在通用计算机
上实现的滤波器。 FDATool 涵盖了信号处理工具箱中所有的滤波器设计方法。 利用它可以方
便地设计出满足各种性能指标 （或直接指定滤波器系数） 的滤波器， 并且可以查看该滤波器
的各种分析图形（例如滤波器的模频特性、相频特性、群时延、令极点图等） 。待设计出满
意的滤波器后，还可以将其系数直接导出为 Matlab 变量、文本文件或 C 语言头文件等。
（ 2） 仿真和分析量化滤波器的性能
参考滤波器是一种不考虑数据量化的理想滤波器。实际滤波器则使用一定的量化器，
把滤波器从双精度浮点格式转换为定点或变精度浮点格式。这样的滤波器称为量化滤波器。
量化滤波器的频率特性往往与原来的滤波器不一致， 有时甚至会使一个稳定的滤波器变得不
稳定。滤波器量化效应与滤波器的运算结构密切相关。为了仿真和分析量化滤波器的性能，
滤波器设计工具箱提供了一整套定义在量化对象基础上的量化函数。 图 示出量化对象
的层次结构。
图 滤波器设计工具箱中的量化对象
FVTool (Filter Visual Tool ) 是附属于 FDATool 的工具。可以在 Matlab 的工作区或在 .M. 文件调用这两种工具。本讲座将介绍这两种调用方法。
本讲座只介绍用 FDATool 设计参考滤波器。关于用 FDATool 仿真和分析量化滤波器
的问题，读者可参阅
《 Matlab 及其在数字信号处理中的应用》 （王宏著，清华大学出版社， 2004 年）
《数字信号处理原理、实现与应用》 （高西全著，电子工业出版社， 2006 年）
FDATool 的界面
在 Matlab 的命令窗键入 FDATtool 命令，就可以进入滤波器仿真和分析环境，得到
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所示的界面。
FDATtool 的起始界面
图 示出 FDATool 的主菜单和工具条。其中， 钮对用户学****FDATool 的使
用很有帮助。用户可先用鼠标点击该钮，然后点击界面上某个需要提供帮助的区域。这时， Matlab 便将该区域用黑色粗线圈起，并给出详细的说明。
FDATool 的主菜单和工具条
FDATool 的工作区大致上可以分为图 所示的 5 个区域。
区域 1 显示当前滤波器的信息。
区域 2 有 5 个可供选择的按钮，如图 所示。
区域 3 显示滤波器的模频特性容限图以及设计所得滤波器的模频特性、 相频特性、 群时
延特性、零极点分布、滤波器系数等。如果用户选用图 中的“滤波器设计” （设计不
考虑量化效应的滤波器） ，则区域 3 所显示的内容由用户从主菜单的 Analysis 项的子菜单中选择。图 示出这个子菜单。
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工作选择按钮
“Analysis”项的子菜单
区域 4 的具体内容取决于用户所选的工作状态（图 ）。例如，用户若选 滤波器设
计，则这个区域的内容如图 所示。这时， Matlab 需要用户确定对滤波器的技术要求。
区域