论文数字滤波器设计

上传者：彭晓乐
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上传时间：2015-04-26
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论文数字滤波器设计

基于matlab/simulink的数字低通滤波器的设计仿真

摘要

现在数字信号中，滤波器应用广泛，本文主要介绍一种了如何使用matlab中的FDATOOL工具设计数字低通滤波器滤波器；通过simulink建模仿真三个不同频域的波叠加后，观察通过一种低通滤波器前后波形的特点；

关键字：低通滤波器数字低通滤波器 simulink建模仿真

0引言数字滤波器根据频率特性分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、电阻滤波器；低通滤波器，

低通滤波器种类很多，其中通用的就是巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器；根据其类型可以分为IIR型和FIR型，本滤波器为有限脉冲响应FIR，特点：非递归的，总是稳定的；FIR滤波器在满足幅频响应要求的同时，可以获得严格的线性相位特性。

基于matlab滤波器的设计方案有很多，可以自己编程，也可以使用fdatool图形界面指令。传统的设计方法复杂、编程困难，工作量大；利用fdatool可以快速适应各种各样的

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滤波器的设计，并可以利用simulink进行仿真。

1、FDATOOL工具的应用

本滤波器的设计参数如下：采样频率FS=100HZ,通带频率FC1=10HZ,截止频率FC2=20HZ。

1）在命令窗口输入fdatool，出现以下窗口，可以设计各种样的滤波器，本论文主要介绍低通滤波器的设计。

2）输入相应的参数，得到如图所示的模型。

FIR滤波器有窗函数设计法、最优化设计法，本文选用有窗函数设计法；在window命令窗口中，选择kaiser，参数为3.4.

3）将设计好的低通滤波器保存为kaiser.dat文件。

2、simulink仿真

本文分别选用频域f1=20HZ、f2=15HZ、f3=5HZ的三个不同频率的正弦波形作为输入信号，即Y(n)=sin(40*pi*t)+ sin(30*pi*t)+ sin(10*pi*t),打开matlab的simulink工具包创建其模型。具体步骤如下：

1）选择信号处理工具箱DSP system toolbox菜单下flitering命令下滤波器设计fliter

implementation命令。选择图标；将之前的滤波器参数设计kaiser.dat文件导入该图标中，本步骤是滤波器设计的关键。

2）继续选择DSP system toolbox菜单下，souce菜单下

不能选用一般的正弦信号，必须选择信号处理工具箱下面的正弦波信号。，

3）选择simulink菜单下math operation命令下

参数为3，表示上正弦波信号的叠加。求和符号，设置

4）选择simulink菜单下sinks命令

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显示滤波前后的

波形。

5）将以上的符号用信号线连接起来，最终的模型如下图3所示：

如图3 示波器的simulink模型

3、仿真结果

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如图

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4、5所示滤波前波三中频率的波形叠加后幅值大约为2.2，通过低通滤波器后高频率的波形被阻挡，低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。对于不同滤波器而言，每个频率的信号的强弱程度不同。

图4滤波器前

图5滤波后

4、结论

Matlab 下fadtool界面设计可以实现各种示波器的设计，改变一下参数就可以了，不需要进行编程，方法简单可靠、设计效率高。联合simulink菜单 DSPS system toolbox建模，可以进行仿真，直观形象。

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