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
内容需要下载文档才能查看滤波器的设计,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
内容需要下载文档才能查看显示滤波前后的
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
内容需要下载文档才能查看内容需要下载文档才能查看
如图
内容需要下载文档才能查看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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