基于Matlab的模拟滤波器设计与仿真
毕业设计(论文)-基于MATLAB的数字滤波器的设计与仿真模板
基于MATLAB的数字滤波器设计与仿真摘要：数字滤波器的实现是数字信号处理中的重要组成部分,设计过程较复杂,牵涉到模型逼近,指标选择,计算机仿真,性能分析及可行性分析等一系列的工作,本文从设计原理以及数学软件MA TLAB出发阐述数字滤波器的设计原理与方法。
应用MA TLAB语言设计数字滤波器时采用直接程序设计法、FDATool以及SPTool信号处理工具箱的设计方法，通过实例，给出了FIR程序设计法和使用信号处理工具箱中SPTool进行设计的仿真图形，并在MATLAB的Simulink环境下，调用所设计的FDATool滤波器进行了仿真。
关键词：MA TLAB；数字滤波器；FDATool；SPTool；Simulink；IIR；FIR；MATLAB-based Digital Filter Design and SimulationAbstract: The digital filter is one of the most significant applications of DSP. The design process is very complex involving the model approximation, parameter selection, computer simulation and performance analysis, feasibility analysis and a series of work. This article try to solve the hard problem in another way, making the benefit of the advanced software MATLAB and gives some basic MA TLAB advice to readers to help them to learn the information of using MA TLAB as a tool to design different kinds of digital filters.The design methods of direct programming, FDATool interface and SP Tool signal processing toolbox are introduced in designing digital filter with MATLAB in this article. The imulation figures are given by programming and SPTool signal processing toolbox. Further more, the designed FDA tool filter are called and simulated in SIMULINKKey words: MATLAB; Digital filter; FDATool ; SPTool ; IIR;FIR;1引言1.1数字滤波器的研究背景与意义当今，数字信号处理[1]（DSP：Digtal Signal Processing）技术正飞速发展，它不但自成一门学科，更是以不同形式影响和渗透到其他学科；它与国民经济息息相关，与国防建设紧密相连；它影响或改变着我们的生产、生活方式，因此受到人们的普遍关注。
基于Matlab的FIR滤波器设计与仿真
一 １
基于 Ｌ Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ的 Ｆ Ｉ Ｒ滤波器设计与仿真
文／ 张劲峰
一 一 一 一 一 一 一
波器 。
对于任一种滤波器来说 ，其系统函数 是 以及通 过 查 表 ，选定 窗 最重要的 ，一般我们也会针对其 系统 函数进行 函 数 ，以及 确 定 阶数 Ｎ 分析 。而 Ｆ Ｉ Ｒ滤波器 的系统 函数则如 下图所示 的 大小 ；综 合 上诉 求 出
足设计要求 。 可用框图表示 ：
７ Ｆ Ｉ Ｒ 滤 波器的特 点
【 关键 词】Ｆ Ｉ Ｒ 滤波器 Ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ 仿真
序列 。又或者把 ｘ （ ｎ ） 补上 Ｌ Ｎ２个零 值点 ， 选择性 ，必须用较高的 阶数 ；对于 同样 的滤 波 （ ｎ ） 补上 Ｌ Ｎ１ 个零值点 ，然后进行 Ｌ点 器设计指 标，Ｆ Ｉ Ｒ滤波器所要 求的阶数可 能比 随着 电子信 息技术的不断更新 ，数字信号 将 ｈ 圆周 卷积 ，就可 以代 替原 ｘ （ ｎ ） 与ｈ （ ｎ ）的线 Ｉ 处理 已经得 到了众多 电子领域 的认可 和应用。 Ｉ Ｒ滤波器高 ５ － １ ０ 倍 ，所以 Ｆ Ｉ Ｒ滤波器 的成 本 Ｆ Ｔ 较高 ，信号延时也较大 ，但使用 Ｆ 而在数 字信 号处理过程 中，数字 滤波是一个非 性卷积。而滤波器的圆周卷积就可以通过 Ｄ Ｉ Ｒ滤波器 却 和Ｉ Ｄ Ｆ Ｔ的方法进 行计算 。这样 就可 以得 到该 可 以得到严格的线性相位 。 常重要 的环节 。 要 设计 和制作 一个 Ｆ Ｉ Ｒ滤 波 器 ， 可 以
晰 ，得到社会各界 的广 泛应用。其主要的设计 原理是根据滤波器 的技术指标 ，选取一个合 适 的 阶数 Ｎ 和合 适 的窗 函数类 型 ，令其 幅频 特 性能够无 限接近理想滤 波器 的幅频特性。设计
基于MATLAB的IIR和FIR滤波器的设计与实现要点
基于MATLAB的IIR和FIR滤波器的设计与实现要点IIR和FIR滤波器是数字信号处理中常用的滤波器设计方法，它们分别基于无限脉冲响应（IIR）和有限脉冲响应（FIR）的理论基础。
本文将对基于MATLAB的IIR和FIR滤波器的设计与实现要点进行详细的介绍。
1.滤波器设计方法IIR滤波器设计方法主要有两种：基于模拟滤波器的方法和基于离散系统的方法。
前者将模拟滤波器的传递函数转化为离散滤波器的传递函数，常用方法有：脉冲响应不变法、双线性变换法等，MATLAB中提供了相关函数实现这些方法。
后者直接根据滤波器的要求设计离散系统的传递函数，常用方法有：Butterworth、Chebyshev等，MATLAB中也提供了相应的函数实现这些方法。
2.滤波器参数的选择选择合适的滤波器参数是IIR滤波器设计中的关键步骤。
根据滤波器的型号和设定的滤波器规格，主要需要选择的参数包括：滤波器阶数、截止频率、通带和阻带的衰减等。
一般情况下，滤波器阶数越高，滤波器的性能越好，但计算量也会增加，所以需要进行权衡。
3.滤波器实现方法基于MATLAB的IIR滤波器可以通过直接的形式或级联形式实现。
直接形式直接使用传递函数的表达式计算输出样本；级联形式则将传递函数分解为多个较小的子滤波器，逐级计算输出样本，并将各级输出进行累加。
选择哪种形式取决于具体的应用需要和滤波器的阶数。
4.滤波器性能评估设计好IIR滤波器后，需要对其性能进行评估，判断滤波器是否满足要求。
主要评估指标包括：幅频响应、相频响应、群延迟等。
MATLAB提供了多种绘制频域和时域响应曲线的函数，可以用来评估IIR滤波器的性能。
1.滤波器设计方法FIR滤波器设计主要有两种方法：窗函数法和最优化法。
窗函数法是最简单的设计方法，它通过对理想滤波器的频率响应进行窗函数加权来获得滤波器的时域响应，常用的窗函数有：矩形窗、汉宁窗、布莱克曼窗等。
最优化法则通过优化其中一种准则函数，如最小二乘法、Chebyshev等，得到最优的FIR滤波器。
基于MATLAB的IIR数字滤波器设计与仿真
基于MATLAB的IIR数字滤波器设计与仿真一、概述在现代数字信号处理领域中，数字滤波器扮演着至关重要的角色。
其通过对输入信号的特定频率成分进行增强或抑制，实现对信号的有效处理。
无限脉冲响应（IIR）数字滤波器因其设计灵活、实现简单且性能优良等特点，得到了广泛的应用。
本文旨在基于MATLAB平台，对IIR数字滤波器的设计与仿真进行深入研究，以期为相关领域的研究与应用提供有益的参考。
IIR数字滤波器具有无限长的单位脉冲响应，这使得其在处理信号时能够展现出优秀的性能。
与有限脉冲响应（FIR）滤波器相比，IIR滤波器在实现相同性能时所需的阶数更低，从而减少了计算复杂度和存储空间。
在需要对信号进行高效处理的场合，IIR滤波器具有显著的优势。
MATLAB作为一款功能强大的数学软件，提供了丰富的函数和工具箱，使得数字滤波器的设计与仿真变得简单而高效。
通过MATLAB，我们可以方便地实现IIR滤波器的设计、分析和优化，从而满足不同应用场景的需求。
本文将首先介绍IIR数字滤波器的基本原理和特性，然后详细阐述基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计方法和步骤。
接着，我们将通过仿真实验验证所设计滤波器的性能，并对其结果进行分析和讨论。
本文将总结IIR数字滤波器设计与仿真的关键技术和注意事项，为相关领域的研究人员和工程师提供有益的参考和启示。
1. IIR数字滤波器概述IIR（Infinite Impulse Response）数字滤波器是数字信号处理中常用的一类滤波器，它基于差分方程实现信号的滤波处理。
与FIR （Finite Impulse Response）滤波器不同，IIR滤波器具有无限长的单位脉冲响应，这意味着其输出不仅与当前和过去的输入信号有关，还与过去的输出信号有关。
这种特性使得IIR滤波器在实现相同的滤波效果时，通常具有更低的计算复杂度，从而提高了处理效率。
IIR滤波器的设计灵活多样，可以根据不同的需求实现低通、高通、带通和带阻等多种滤波功能。
基于MATLAB的模拟滤波器设计
基于MATLAB的模拟滤波器设计滤波器是信号处理中常用的工具，用于去除或增强信号中的一些频率成分。
MATLAB是一个功能强大的数学软件，提供了丰富的工具和函数用于设计和模拟滤波器。
这篇文章主要介绍基于MATLAB的模拟滤波器设计。
MATLAB提供了一些用于设计模拟滤波器的函数，其中最常用的是“butter”，“cheby1”和“ellip”等函数。
这些函数可以根据设计规范生成传输函数或系统函数，并可用于计算滤波器的频率响应、脉冲响应和单位响应等参数。
首先，我们需要确定滤波器的设计规范。
设计规范包括截止频率、阻带增益、带宽和滤波器的类型等。
根据不同的应用需求，我们可以选择不同的滤波器类型，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
以低通滤波器为例，我们可以使用MATLAB的“butter”函数来设计一个模拟滤波器。
该函数使用巴特沃斯滤波器设计方法，可以生成满足指定截止频率和阻带增益要求的低通滤波器。
下面是一个MATLAB代码示例，展示如何使用“butter”函数来设计一个模拟低通滤波器：```matlab%设计规范fc = 1000; % 截止频率fs = 8000; % 采样频率Wn = fc / (fs/2); % 归一化截止频率%设计滤波器[n, Wn] = buttord(Wn, 3, 3, 40); % 计算滤波器阶数和截止频率[b, a] = butter(n, Wn); % 计算传输函数系数%绘制频率响应[h, w] = freqz(b, a, 1024, fs);plot(w, abs(h));xlabel('频率 (Hz)');ylabel('幅度');title('模拟低通滤波器频率响应');```在上面的代码中，我们首先定义了设计规范，包括截止频率“fc”和采样频率“fs”。
然后，我们使用“buttord”函数计算滤波器的阶数和归一化截止频率。
基于matlab的滤波器的设计与仿真
目录1引言 (1)2 关于MATLAB (1)3 数字滤波的基本概念 (2)4设计方案 (3)4.1数字滤波器设计的基本步骤 (3)4.1.1确定指标 (3)4.1.2模型逼近 (3)4.1.3实现性能分析和计算机仿真 (3)4.2基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计与仿真 (3)4.3基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计 (7)4.3.1 IIR数字滤波器的设计原理 (7)4.3.2 IIR数字滤波器的传统设计方法 (7)4.3.3 IIR数字滤波器的设计 (8)4.3.4 IIR数字滤波器的程序设计 (9)4.3.5 IIR数字滤波器的仿真 (10)5 FIR数字滤波器与IIR数字滤波器的比较 (11)6 结论 (12)参考文献 (13)数字滤波器是一个离散系统。
该系统能对输入的离散信号进行处理，从而获得所需的有用信息。
现代数字滤波器的设计大体可以分为IIR和FIR两大类，可以用软件和硬件两种方法来实现，而选用MATAB信号处理工具箱为设计通用滤波器带来了极大的方便。
本文按设计指标要求设计了滤波器，其中IIR采用巴特沃什，FIR采用布莱克曼窗进行设计，得出了与之对应的幅度响应曲线和相位响应曲线，最后对IIR和FIR的实现形式和性能等方面进行比较。
关键词：MATLAB；IIR；FIRThe digital filter is a discrete system. The system can be able to handle discrete signals. So it can achieve required important information.There are two major kinds of design principle of digital filter, which are finite impulse response (FIR) and infinite impulse response (IIR). The modern digital filter can be received by two kinds of method of software and hardware. But using MATLAB signal disposing tool case to design the digital filter is more convenient and universally applied.The main body of the paper is demanded to design a digital filter according to the designing index. IIR adopts Butterworth and FIR adopts the Blackman window to design the digital filter. Finally, carry out comparison on IIR and the FIR realization and function aspect.Key words: MATLAB; IIR; FIR1引言理想滤波器就是一个让输入信号中的某些有用频谱分量无任何变化的通过，同时又能完全抑制另外那些不需要的成分的具有某种选择性的器件、网络或计算机硬件支持的计算程序。
基于MATLAB／Simulink的数字滤波器设计与仿真
ｏ ｉｉ ｌ ｌ ｒｈ ｓ ｅ ｎｉｔｏ ｕ ｅ ｅａｌ ｆ ｇｔ ｔ ａ ｅ ｒ ｄ ｃ ｄｉ ｄ ｔｉ ｄ ａｆ ｅ ｉ ｂ ｎ ｎ ．
．
Ｋｅ ｒ ｓ ｄｇ ａ ｆ ｔ ； ＭＡ Ｌ Ｂ Ｓｍｕｉｋ ｆ ｉ ｒ ｐ ｌｅ ｅｐ ｎ ｅ Ｆ Ｒ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉｉ ｌ ｌ ｒ ｔ ｅ ｉ Ｔ Ａ ／ ｉ ｌ ； ｉ ｔ ｙｉ ｕｓ ｓ ｏ ｓ （ ） ｎ ｎａ ｍ ｒ Ｉ
１引言
数字滤波器是指输入、输出均为数字信号， 通 过一定运算关系 改变输入信号所含频率成分的相 对 比例 或者 滤 除某些 频率 成分 的器 件 。 根据数 字 滤 波器冲激响应的时域特征 ， 可将数字滤波器分为两
种 ，即无 限冲激 响应 （Ｉ Ｉ Ｒ）滤 波器 和 有 限冲 激 响
计法 、 频率采样设计法和最优化设计法等 。 本文主 要介绍窗函数设计法［。 １ 它的基本原理是用一定宽 】 度 窗函数截取无限冲激 响应序列 以获得有 限长 的
维普资讯
基于 ＭＡ Ｌ Ｂ Ｓｍｕｉｋ的数字滤波器设计 与仿真 Ｔ Ａ ／ｉ ｌ ｎ
李 茂，任学恒，李 涛，张怀武
（ 电子科技大学 微 电子与固体 电子学院，四川成都 ６ ０５ ） １０４
摘 要： 介绍 了一种利用 ＭＡ Ｌ Ｂ 中滤波器设计分析工具 （Ｄ Ｔｏ ） ＴＡ Ｆ Ａ ｏ１ 快速有效地设计数 字滤波器的方法。
２数字滤波器 的窗函数设计方 法
ＦＲ滤波器的设计方法有许多种 ， Ｉ 如窗函数 设
收稿 日期 ：２０ ．２ １ ０ ６０ ．６ 修 回日期 ：２０ ．２０ ０ ６ １．１
ＭＡ Ｌ Ｂ 信号处理工具箱里专用的滤波器设计分 ＴＡ 析工具 ， ＭＡ Ｌ Ｂ ． ＴＡ ６ ０以上的版本还专 门增加了滤
基于Matlab的模拟滤波器设计与仿真_周学军
基于Matlab 的模拟滤波器设计与仿真周学军(延安大学物理与电子信息学院,陕西延安 716000)摘 要:巴特沃思、切比雪夫模拟低通滤波器通常是设计模拟高通、带通和带阻滤波器的原型,先按给定频率响应巴特沃思、切比雪夫低通H a (s )逼近,然后由选定H a (s )实现二端口网络的电路结构和参数值。
在此对达林顿T 型和П型电路结构的滤波器元件参数进行了编程计算,并对其系统函数的幅频特性进行仿真。
仿真结果符合设计要求,该方法便捷,程序具有可扩展性。
关键词:Laplace 变换;模拟滤波器;巴特沃斯;切比雪夫中图分类号:T N713 文献标识码:A 文章编号:1004-373X (2010)08-0062-02Design and Simulation of Analog Filter Based on MatlabZH O U Xue -jun(Co llege of Phy sics and Electronics Info rma tion ,Yan 'an Universi ty ,Yan 'an 716000,China )Abstract :Butter wo rth and Cheby shev analog lo w -pass filters a re usually designed to simulate hig h -pa ss ,ba nd pass and band sto p filte r pro to types .But te rwo rth and Cheby shev low -pa ss H a (s )appro ximation is responded acco rding to a g iv en fre -quency ,and then the cir cuit str ucture and parameter value s are realized by selected H a (s ).T he element parameter s of the fil -te r with str uctures of Darling to n T -ty pe and П-ty pe cir cuits are pe rfo rmed with the calculatio n and prog ram ,and then the am -plitude -frequency characteristic of its sy stem function is simula ted .T he simulatio n r esults show that the sy stem can mee t the desig n requir ements ,the method is convenient and the prog ram has expansibility .Keywords :L aplace transfo rma tion ;analo g filter ;But te rwo rth ;Cheby shev收稿日期:2009-10-240 引 言建立在拉普拉斯变换基础之上的模拟滤波器的理论和设计方法已经发展得相当成熟,且有若干典型滤波器供人们选择,如巴特沃斯(Butterw orth )滤波器、切比雪夫(Chebyshev )滤波器等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于Matlab的模拟滤波器设计与仿真
0 引言建立在拉普拉斯变换基础之上的模拟滤波器的理论和设计方法已
经发展得相当成熟，且有若干典型滤波器供人们选择，如巴特沃斯(But- terworth)滤波器、切比雪夫(Chebyshev)滤波器等。
但是关于滤波器实现的电路
元件参数的选取和计算却是件繁琐的工作。
在此提出基于Ma-tlab 将电路参数
计算程序化的方法，并通过效果仿真达到优化电路参数的目的，而且程序具有
扩展功能。
l 模拟滤波器的设计流程模拟低通滤波器的设计指标有ap，Ωp，as，Ωs，其中Ωp和Ωs分别为通带截止频率和阻带截止频率；ap 是
通带Ω中最大衰减系数；as 是阻带Ω≥Ωs的最小衰减系数ap 和Ωs一般用dB
表示。
在此希望幅度平方函数满足给定的技术指标ap，Ωp，as，Ωs。
(1)巴特沃斯滤波器幅频特性模的平方为：式中：N 为滤波器的阶数；wc 滤波器截止
角频率。
(2)切比雪夫滤波器式中：ε决定通带内起伏大小的波纹参数；TN 为
第一类切比雪夫多项式：LC 一端口网络的T 型电路和∏型电路对应不同的
Ha(s)函数的连分式展开形式。
在设计时，先求出归一化低通元件值，然后反演
出电路元件实际值。
2 运用Matlab 编程实现的模拟电路设计并仿真(1)无源单
端口模拟滤波器的设计举例技术指标：通带内允许起伏：-1 dB，O≤Ω≤2
π×104rad／s；阻带衰减：≤-15dB，2 π×2×104rad／s≤Ω+∞：信源内阻Rs 和负载电阻RL 相等，均取600 Ω。
运用Matlab 语言进行编程计算出如图1 所示
巴特沃斯T 型和∏型电路图的电路元件参数。
图2 为切比雪夫T 型和∏型电路
图的电路元件参数。
图3 为设计巴特沃斯T 型和∏型电路图输出电压幅频特性Matlab 仿真图。
图4 为切比雪夫输出电路幅频特性Matlab 仿真图。
tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。
仅供参阅！。