基于MATLAB的滤波器设计.doc

基于 MATLAB 的滤波器设计摘要:利用 MATLAB 设计滤波器, 可以按照设计要求非常方便地调整设计参数, 极大地减轻了设计的工作量, 有利于滤波器设计的最优化。 Matlab 因其强大的数据处理功能被广泛应用于工程计算, 其丰富的工具箱为工程计算提供了便利, 利用 Matlab 信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器, 设计简单方便。本文介绍了在 MATLAB R2011a 环境下滤波器设计的方法和步骤。关键词: 滤波器, matlab , FIR , IIR Abstract : By using MATLAB , we can design filters and modify the filters ’ parameters conveniently according to our demands. This relieves greatly design work loads and makes for optimization of filter designing. Matlab can be widely used in engineering calculations because of its powerful functions of data processing. Its rich toolbox makes the calculations easy. With Matlab signal processing toolbox, various digital filters can be designed effectively in simple way. This article introduce the methods and processes in the circumstance of MATLAB R2011a. Keywords : filter , matlab , fdatool 1. 滤波器的原理凡是可以使信号中特定的频率成分通过,而极大地衰减或抑制其他频率成分的装置或系统都称之为滤波器,相当于频率“筛子”。滤波器的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通过,而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制,它实质上是一个选频电路。滤波器中,把信号能够通过的频率范围,称为通频带或通带;反之,信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称为阻带; 通带和阻带之间的分界频率称为截止频率; 理想滤波器在通带内的电压增益为常数, 在阻带内的电压增益为零;实际滤波器的通带和阻带之间存在一定频率范围的过渡带。 a .理想滤波器的频率特性理想滤波器: 使通带内信号的幅值和相位都不失真, 阻喧内的频率成分都衰减为零的滤波器, 其通带和阻带之间有明显的分界线。如理想低通滤波器的频率响应函数为 0 ( ) ( ) jw t C H jw A l W W ??? ?或( ) 0( ) C H jw W W ? ?理想滤波器实际上并不存在。 b .实际滤波器实际滤波器的特性需要以下参数描述: 1 )恒部平均值 A0 :描述通带内的幅频特性;波纹幅度: d。 2)上、下截止频率: 以幅频特性值为 A0/2 时的相应频率值 WC1 , WC2 作为带通滤波器的上、下截止频率。带宽 2 1 C C B W W ? ?。因为 002 20lg 3 AdB A ??所以 2 1 C C B W W ? ?也称“-3dB ”带宽 3) 选择性: 实际滤波器过渡带幅频曲线的倾斜程度表达了滤波器对通带外频率成分的衰减能力,用信频程选择性和滤波器因素λ描述。信频程选择性: 与上、下截止频率处相比, 频率变化一倍频程时幅频特性的衰减量,即倍频程选择性: =?? 2 2 20lg (2 ) ( ) C C A W A W 或=?? 1 1 20lg (2 ) ( ) C C A W A W 信频程选择性总是小于等于零, 显然, 计算信量的衰减量越大,选择性越好。滤波器因素:- 60 dB 处的带宽与- 3 dB 处的带宽之比值,即越小, 选择性越好. 分辨力: 即分离信号中相邻频率成分的能力,用品质因素 Q 描述。 1 2 03 2 1 C C dB C C W W WQB W W ??? ??,Q 越大,分辨率越高。 2. MTALAB 的在 DSP 应用上的功能 MATLAB 中的信号处理工具箱内容丰富,使用简便。在数字信号处理中常用的算法,如 FFT ,卷积, 相关, 滤波器设计, 参