MATLAB设计数字带通FIR滤波器的几种窗函数的比较要点

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基于matlab窗函数的FIR带通滤波器设计

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Ｘｌａｂｅｌ（ ’ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｎｐｉｕｎｉｔｓ ’ ）；Ｙｌａｂｄ（。ＭａｇｎｉｔｕｄｅＲｅｓｐｏｎｓｅｉｎｄｂ ’ ）；ｓｅｔ（ｇｃａ， ’ ＸＴｉｃｋＭｏｄｅ＇，＇ｍａｎｕａｌ＇，＇Ｘｔｉｃｋ ’ ，［０，０．２，０．３５，０．６５，０．８，１１）ｓｅｔ（ｇｃａ， ’ ＹＴｉｅｋＭｏｄｅ ’ ， ’ ｍａＪ１ｕａｌ ’ ， ’ Ｙｔｉｃｋ ’ ，［－６０，ｏ］）２结果分析
程序运算结果：Ｍ＝７５，Ｒｐ＝Ｏ．００２８，Ａｓ＝７５，运算结果图如图１所示。由图可知，７５阶布莱克曼窗的最小阻带衰减为７５ｄｂ（＞６０ｄｂ），通带最大衰减Ｏ．Ｏ０２８ｄｂ（＜＜ｌｄｂ），符合设计题目的技术指标
口
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限长ＦＩＲ（ｉｆｎｉｔｅｉｍｐｕｌｓｅｒｅｓｐｏｎｓｅ）滤波器和无限长ｌｉＢ（ｉｎｆｉｎｉｔｅｉｍ — ｐｕｌｓｅｒｅｓｐｏｎｓｅ）滤波器。ＦＩＲ数字滤波器幅频特性精度比ＩＩＲ低，且滤波器所需阶次比较高，但是它拥有很好的线性相位特性，即不同昱．印频率分量的信号经过ＦＩＲ滤波器后其时间差不变。ＭＡＴＬＡＢ是美国ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司推出的一套用于工程计算的可视化高性能语言与软件环境，是数字信号处理技术实现的重要手段。本文采用ＭＡＴ＿ＬＡＢ窗函数法实现ＦＩＲ数字滤波器的设计。至１程序设计及运行结果Ｉ根据研究任务，需设计带通数字滤波器的性能指标如下：低通阻带边界频率：ｗｓｌ＝０．２＊ｐｉ，高端阻带边界频率：ｗｓ２＝０．８ｐｉ；阻带最小口衰减：Ａｓ＝６０ｄｂ。低端通带边界频率：ｗｐｌ＝０．３５＂ｐｉ，高端通带边界频率：ｗｐ２＝０．６５＂ｐｉ；通带最大衰减：Ｒｐ＝ｌａｂ。根据窗函数最小阻带衰减的特性表［２１，可采用布莱克曼窗提供大于６０ｄＢ的衰减。设计程序如下：ｐｌｏｔ（ｗ／ｐｉ，ｄｂ）；ｄ；％数字滤波器的参数

使用MATLAB设计FIR滤波器

使⽤MATLAB设计FIR滤波器1. 采⽤fir1函数设计，fir1函数可以设计低通、带通、⾼通、带阻等多种类型的具有严格线性相位特性的FIR滤波器。

语法形式：b = fir1(n, wn)b = fir1(n, wn, ‘ftype’)b = fir1(n, wn, ‘ftype’, window)b = fir1(n, wn, ‘ftype’, window, ‘noscale’)参数的意义及作⽤：b：返回的FIR滤波器单位脉冲响应，脉冲响应为偶对称，长度为n+1；n：滤波器的介数；wn：滤波器的截⽌频率，取值范围为0<wn<1，1对应信号采样频率⼀半。

如果wn是单个数值，且ftype参数为low，则表⽰设计截⽌频率为wn的低通滤波器，如果ftype参数为high，则表⽰设计截⽌频率为wn的⾼通滤波器；如果wn是有两个数组成的向量[wn1wn2]，ftype为stop，则表⽰设计带阻滤波器，ftype为bandpass，则表⽰设计带通滤波器；如果wn是由多个数组成的向量，则根据ftype的值设计多个通带或阻带范围的滤波器，ftype为DC-1，表⽰设计的第⼀个频带为通带，ftype为DC-0，表⽰设计的第⼀个频带为阻带；window：指定使⽤的窗函数，默认为海明窗；noscale：指定是否归⼀化滤波器的幅度。

⽰例：N=41; %滤波器长度fs=2000; %采样频率%各种滤波器的特征频率fc_lpf=200;fc_hpf=200;fp_bandpass=[200 400];fc_stop=[200 400];%以采样频率的⼀半，对频率进⾏归⼀化处理wn_lpf=fc_lpf*2/fs;wn_hpf=fc_hpf*2/fs;wn_bandpass=fp_bandpass*2/fs;wn_stop=fc_stop*2/fs;%采⽤fir1函数设计FIR滤波器b_lpf=fir1(N-1,wn_lpf);b_hpf=fir1(N-1,wn_hpf,'high');b_bandpass=fir1(N-1,wn_bandpass,'bandpass');b_stop=fir1(N-1,wn_stop,'stop');%求滤波器的幅频响应m_lpf=20*log(abs(fft(b_lpf)))/log(10);m_hpf=20*log(abs(fft(b_hpf)))/log(10);m_bandpass=20*log(abs(fft(b_bandpass)))/log(10);m_stop=20*log(abs(fft(b_stop)))/log(10);%设置幅频响应的横坐标单位为Hzx_f=0:(fs/length(m_lpf)):fs/2;%绘制单位脉冲响应%绘制单位脉冲响应subplot(421);stem(b_lpf);xlabel('n');ylabel('h(n)');subplot(423);stem(b_hpf);xlabel('n');ylabel('h(n)');subplot(425);stem(b_bandpass);xlabel('n');ylabel('h(n)');subplot(427);stem(b_stop);xlabel('n');ylabel('h(n)');%绘制幅频响应曲线subplot(422);plot(x_f,m_lpf(1:length(x_f)));xlabel('频率(Hz)','fontsize',8);ylabel('幅度(dB)','fontsize',8);subplot(424);plot(x_f,m_hpf(1:length(x_f)));xlabel('频率(Hz)','fontsize',8);ylabel('幅度(dB)','fontsize',8);subplot(426);plot(x_f,m_bandpass(1:length(x_f)));xlabel('频率(Hz)','fontsize',8);ylabel('幅度(dB)','fontsize',8);subplot(428);plot(x_f,m_stop(1:length(x_f)));xlabel('频率(Hz)','fontsize',8);ylabel('幅度(dB)','fontsize',8);2. 采⽤fir2函数设计，函数算法是：⾸先根据要求的幅频响应向量形式进⾏插值，然后进⾏傅⾥叶变换得到理想滤波器的单位脉冲响应，最后利⽤窗函数对理想滤波器的单位脉冲响应激进型截断处理，由此得到FIR滤波器系数。

实验3 用MATLAB窗函数法设计FIR滤波器

实验10 用MATLAB 窗函数法设计FIR 滤波器一、实验目的㈠、学习用MA TLAB 语言窗函数法编写简单的FIR 数字滤波器设计程序。

㈡、实现设计的FIR 数字滤波器，对信号进行实时处理。

二、实验原理㈠、运用窗函数法设计FIR 数字滤波器与IIR 滤波器相比，FIR 滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，很容易做到有严格的线性相位特性。

设FIR 滤波器单位脉冲响应)(n h 长度为N ，其系统函数)(z H 为∑-=-=10)()(N n n zn h z H)(z H 是1-z 的)1(-N 次多项式，它在z 平面上有)1(-N 个零点，原点0=z 是)1(-N 阶重极点。

因此，)(z H 永远是稳定的。

稳定和线性相位特性是FIR 滤波器突出的优点。

FIR 滤波器的设计任务是选择有限长度的)(n h ，使传输函数)(ωj e H 满足技术要求。

主要设计方法有窗函数法、频率采样法和切比雪夫等波纹逼近法。

本实验主要介绍用窗函数法设计FIR 数字滤波器。

图7-10-1 例1 带通FIR 滤波器特性㈡、用MATLAB 语言设计FIR 数字滤波器例1：设计一个24阶FIR 带通滤波器，通带为0.35<ω<0.65。

其程序如下b=fir1(48,[0.35 0.65]);freqz(b,1,512)可得到如图7-10-1 所示的带通FIR滤波器特性。

由程序可知，该滤波器采用了缺省的Hamming窗。

例2：设计一个34阶的高通FIR滤波器，截止频率为0.48,并使用具有30dB波纹的Chebyshev窗。

其程序如下Window=chebwin(35,30);b=fir1(34,0.48,'high',Window);freqz(b,1,512)可得到如图7-10-2 所示的高通FIR滤波器特性。

图7-10-2 例2 高通FIR滤波器特性例3：设计一个30阶的低通FIR滤波器，使之与期望频率特性相近，其程序如下 f=[0 0.6 0.6 1];m=[1 1 0 0];b=fir2(30,f,m);[h,w]=freqz(b,1,128);plot(f,m,w/pi,abs(h))结果如图7-10-3所示。

用MATLAB设计FIR数字滤波器

实验八用MATLAB 设计FIR 数字滤波器（二）一、实验目的：1、加深对窗函数法设计FIR 数字滤波器的基本原理的理解。

2、学习用MATLAB 语言的窗函数法编写设计FIR 数字滤波器的程序。

3、了解MATLAB 语言有关窗函数法设计FIR 数字滤波器的常用函数用法。

二、实验原理：1、用窗函数法设计FIR 数字滤波器 FIR 数字滤波器的系统函数为N-1-n n=0H(z)=h(n)z ∑这个公式也可以看成是离散LSI 系统的系统函数M-m-1-2-m mm=0012m N -1-2-k-k12k k k=1bz b +b z +b z ++b z Y(z)b(z)H(z)====X(z)a(z)1+a z +a z ++a z 1+a z ∑∑ 分母a 0为1，其余a k 全都为0时的一个特例。

由于极点全部集中在零点，稳定和线性相位特性是FIR 滤波器的突出优点，因此在实际中广泛使用。

FIR 滤波器的设计任务是选择有限长度的h(n)，使传输函数H(e j ω)满足技术要求。

主要设计方法有窗函数法、频率采样法和切比雪夫等波纹逼近法等。

本实验主要介绍窗函数法。

用窗函数法设计FIR 数字滤波器的基本步骤如下：（1）根据过渡带和阻带衰减指标选择窗函数的类型，估算滤波器的阶数N 。

（2）由数字滤波器的理想频率响应H(e j ω)求出其单位脉冲响应h d (n)。

可用自定义函数ideal_lp实现理想数字低通滤波器单位脉冲响应的求解。

程序清单如下：function hd=ideal_lp(wc,N) %点0到N-1之间的理想脉冲响应%wc=截止频率（弧度）%N=理想滤波器的长度tao=(N-1)/2;n=[0:(N-1)];m=n-tao+eps; %加一个小数以避免0作除数hd=sin(wc*m)./(pi*m);其它选频滤波器可以由低通频响特性合成。

如一个通带在ωc1～ωc2之间的带通滤波器在给定N值的条件下，可以用下列程序实现：Hd=ideal_lp(wc2,N)-ideal_lp(wc1,N)（3）计算数字滤波器的单位冲激响应h(n)=w(n)h d(n)。

基于matlab的fir数字滤波器的设计

一、引言数字滤波器是数字信号处理中至关重要的组成部分，它能够对数字信号进行滤波处理，去除噪音和干扰，提取信号中的有效信息。

其中，fir数字滤波器作为一种常见的数字滤波器类型，具有稳定性强、相位响应线性等特点，在数字信号处理领域得到了广泛的应用。

本文将基于matlab软件，探讨fir数字滤波器的设计原理、方法和实现过程，以期能够全面、系统地了解fir数字滤波器的设计流程。

二、fir数字滤波器的基本原理fir数字滤波器是一种有限长冲激响应（finite impulse response, FIR）的数字滤波器，其基本原理是利用线性相位特性的滤波器来实现对数字信号的筛选和处理。

fir数字滤波器的表达式为：$$y(n) = \sum_{k=0}^{M}h(k)x(n-k)$$其中，y(n)为输出信号，x(n)为输入信号，h(k)为滤波器的系数，M为滤波器的长度。

fir数字滤波器的频率响应特性由其系数h(k)决定，通过设计合适的系数，可以实现对不同频率成分的滤波效果。

三、fir数字滤波器的设计方法fir数字滤波器的设计方法主要包括窗函数法、频率抽样法、最小最大法等。

在matlab中，可以通过信号处理工具箱提供的fir1函数和firls函数等来实现fir数字滤波器的设计。

下面将分别介绍这两种设计方法的基本原理及实现步骤。

1. 窗函数法窗函数法是fir数字滤波器设计中最为常见的方法之一，其基本原理是通过对理想滤波器的频率响应进行窗函数加权来满足设计要求。

在matlab中，可以使用fir1函数实现fir数字滤波器的设计，其调用格式为：h = fir1(N, Wn, type)其中，N为滤波器的阶数，Wn为滤波器的截止频率，type为窗函数的类型。

通过调用fir1函数，可以灵活地设计出满足特定要求的fir数字滤波器。

2. 频率抽样法频率抽样法是fir数字滤波器设计中的另一种重要方法，其基本原理是在频域上对理想滤波器的频率响应进行抽样，并拟合出一个最优的滤波器。

基于MATLAB设计FIR滤波器

基于MATLAB设计FIR滤波器FIR（Finite Impulse Response）滤波器是一种数字滤波器，它具有有限的冲激响应长度。

基于MATLAB设计FIR滤波器可以使用signal工具箱中的fir1函数。

fir1函数的语法如下：b = fir1(N, Wn, window)其中，N是滤波器的阶数，Wn是截止频率，window是窗函数。

要设计一个FIR低通滤波器，可以按照以下步骤进行：步骤1：确定滤波器的阶数。

阶数决定了滤波器的截止频率的陡峭程度。

一般情况下，阶数越高，滤波器的陡峭度越高，但计算复杂度也会增加。

步骤2：确定滤波器的截止频率。

截止频率是指在滤波器中将信号的频率限制在一定范围内的频率。

根据应用的需求，可以选择适当的截止频率。

步骤3：选择窗函数。

窗函数是为了在时域上窗口函数中心增加频率衰减因子而使用的函数。

常用的窗函数有Hamming、Hanning等。

窗函数可以用来控制滤波器的幅度响应特性，使得它更平滑。

步骤4：使用fir1函数设计滤波器。

根据以上步骤确定滤波器的阶数、截止频率和窗函数，可以使用fir1函数设计FIR滤波器。

具体代码如下：N=50;%设定阶数Wn=0.5;%设定截止频率window = hanning(N + 1); % 使用Hanning窗函数步骤5：使用filter函数对信号进行滤波。

设计好FIR滤波器后，可以使用filter函数对信号进行滤波。

具体代码如下：filtered_signal = filter(b, 1, input_signal);其中，input_signal是输入信号，filtered_signal是滤波后的信号。

以上，便是基于MATLAB设计FIR滤波器的简要步骤和代码示例。

根据具体需求和信号特性，可以进行相应的调整和优化。

用Matlab设计FIR滤波器的三种方法

用MATLAB信号处理工具箱进行FIR滤波器设计的三种方法摘要介绍了利用MATLAB信号处理工具箱进行FIR滤波器设计的三种方法：程序设计法、FDATool设计法和SPTool设计法，给出了详细的设计步骤，并将设计的滤波器应用到一个混和正弦波信号，以验证滤波器的性能。

关键词 MATLAB，数字滤波器，有限冲激响应，窗函数，仿真1 前言数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。

根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。

与IIR滤波器相比，FIR的实现是非递归的，总是稳定的；更重要的是，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。

因此，它在高保真的信号处理，如数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域得到广泛应用。

2 FIR滤波器的窗函数设计法 FIR滤波器的设计方法有许多种，如窗函数设计法、频率采样设计法和最优化设计法等。

窗函数设计法的基本原理是用一定宽度窗函数截取无限脉冲响应序列获得有限长的脉冲响应序列，主要设计步骤为：(1) 通过傅里叶逆变换获得理想滤波器的单位脉冲响应hd(n)。

(2) 由性能指标确定窗函数W(n)和窗口长度N。

(3) 求得实际滤波器的单位脉冲响应h(n)， h(n)即为所设计FIR滤波器系数向量b(n)。

(4) 检验滤波器性能。

本文将针对一个含有5Hz、15Hz和30Hz的混和正弦波信号，设计一个FIR带通滤波器，给出利用MATLAB实现的三种方法：程序设计法、 FDATool设计法和SPTool设计法。

参数要求：采样频率fs=100Hz，通带下限截止频率fc1=10 Hz，通带上限截止频率fc2=20 Hz，过渡带宽6 Hz，通阻带波动0.01，采用凯塞窗设计。

2 程序设计法MATLAB信号处理工具箱提供了各种窗函数、滤波器设计函数和滤波器实现函数。

Matlab中的多种滤波器设计方法介绍

Matlab中的多种滤波器设计方法介绍引言滤波器是数字信号处理中常用的工具，它可以去除噪声、改善信号质量以及实现其他信号处理功能。

在Matlab中，有许多不同的滤波器设计方法可供选择。

本文将介绍一些常见的滤波器设计方法，并详细说明它们的原理和应用场景。

一、FIR滤波器设计1.1 理想低通滤波器设计理想低通滤波器是一种理论上的滤波器，它可以完全去除截止频率之上的频率分量。

在Matlab中，可以使用函数fir1来设计理想低通滤波器。

该函数需要指定滤波器阶数及截止频率，并返回滤波器的系数。

但是，由于理想低通滤波器是非因果、无限长的，因此在实际应用中很少使用。

1.2 窗函数法设计为了解决理想滤波器的限制，窗函数法设计了一种有限长、因果的线性相位FIR滤波器。

该方法利用窗函数对理想滤波器的频率响应进行加权，从而得到实际可用的滤波器。

在Matlab中，可以使用函数fir1来实现窗函数法设计。

1.3 Parks-McClellan算法设计Parks-McClellan算法是一种优化设计方法，它可以根据指定的频率响应要求，自动选择最优的滤波器系数。

在Matlab中，可以使用函数firpm来实现Parks-McClellan算法。

二、IIR滤波器设计2.1 Butterworth滤波器设计Butterworth滤波器是一种常用的IIR滤波器，它具有平坦的幅频响应，并且在通带和阻带之间有宽的过渡带。

在Matlab中，可以使用函数butter来设计Butterworth滤波器。

2.2 Chebyshev滤波器设计Chebyshev滤波器是一种具有较陡的滚降率的IIR滤波器，它在通带和阻带之间有一个相对较小的过渡带。

在Matlab中，可以使用函数cheby1和cheby2来设计Chebyshev滤波器。

2.3 Elliptic滤波器设计Elliptic滤波器是一种在通带和阻带上均具有较陡的滚降率的IIR滤波器，它相较于Chebyshev滤波器在通带和阻带上都具有更好的过渡特性。

用MAtlab实现FIR数字滤波器的设计

设计方法
• 一、窗函数设计法 • 二、频率抽样设计法 • 三、最小二乘逼近设计法
FIR 数字滤波器的文件
一、fir1.m
• 本文件采用窗函数法设计FIR数字滤波器，其调用格式是
• 1）b=fir1（N ,W c）
• 2）b=fir1（N,W c ,’high’） • 3）b=fir1（N,W c ,’stop’）
实践课题
FIR 数字滤波器的设计
实践目的

通过实践加深对Matlab软件的认识。能熟练应用并基本掌握Matlab软件，通过实践对课本以外的内容有初步的了解。通过设计FIR数字滤波器，对滤波器的功能和原理有初步的认识和了解。
实践课题简介
在数字信号处理的许多领域中，如图像处理、数字通信等领域，常常要求滤波器具有线性相位。FIR数字滤波器的最大优点就是容易设计成线性相位特性，而且它的单位冲激响应是有限长的，所以它永远是稳定的。
•
Hale Waihona Puke 上式中N为滤波器的阶次，W c是通带截止频率，其值在0~1之间， 1对应采样频率的一半，b是设计好的滤波器系数（单位冲激响应序列）其长度为N+1。
对于格式（1）若W c是一标量，则可用来设计低通滤波器；若W c 是的向量，则用来设计带通滤波器。格式（2）用来设计高通滤波器。格式（3）用来设计带阻滤波器。
部分滤波器的例子（频率抽样法）

部分滤波器的例子（最小二乘逼近设计法）

Fircls1设计的低通滤波器，归一化截止频率为0.3，通带波纹为0.02，阻带波纹为0.008。
实践总结

通过这次实践课题的设计与制作，使我对Matlab这个软件有了进一步的了解，并且加深了课本上的知识。与此同时，使我对滤波器有了初步的认识。提高了我的理解以及分析能力，理论和实践相结合，不仅巩固了我的理论知识，同时更提高了我的实践能力，使我受益匪浅。

Matlab技术滤波器设计方法

Matlab技术滤波器设计方法引言：滤波器在信号处理中起到了至关重要的作用，广泛应用于音频处理、图像处理、通信系统等领域。

Matlab是一款功能强大的数学软件，为我们提供了丰富的工具和函数来进行滤波器设计和分析。

本文将介绍几种常用的Matlab技术滤波器设计方法，并探讨它们的优缺点及适用范围。

一、FIR滤波器设计FIR（Finite Impulse Response）滤波器是一种常见且重要的数字滤波器。

它的设计基于一组有限长度的冲激响应。

Matlab提供了多种设计FIR滤波器的函数，例如fir1、fir2和firpm等。

其中，fir1函数采用窗函数的方法设计低通、高通、带通和带阻滤波器。

在使用fir1函数时，我们需要指定滤波器的阶数和截止频率。

阶数的选择直接影响了滤波器的性能，阶数越高，滤波器的频率响应越陡峭。

截止频率用于控制滤波器的通带或阻带频率范围。

FIR滤波器的优点是相对简单易用，具有线性相位特性，不会引入相位失真。

然而，FIR滤波器的计算复杂度较高，对阶数的选择也需要一定的经验和调试。

二、IIR滤波器设计IIR（Infinite Impulse Response）滤波器是另一种常见的数字滤波器。

与FIR滤波器不同，IIR滤波器的冲激响应为无限长，可以实现更复杂的频率响应。

Matlab提供了多种设计IIR滤波器的函数，例如butter、cheby1和ellip等。

这些函数基于不同的设计方法，如巴特沃斯（Butterworth）设计、切比雪夫（Chebyshev）设计和椭圆（Elliptic）设计。

使用这些函数时，我们需要指定滤波器的类型、阶数和截止频率等参数。

与FIR滤波器类似，阶数的选择影响滤波器的性能，而截止频率用于控制通带或阻带的频率范围。

相比于FIR滤波器，IIR滤波器具有更低的计算复杂度，尤其在高阶滤波器的设计中表现出更好的性能。

然而，IIR滤波器的非线性相位特性可能引入相位失真，并且不易以线性常态方式实现。

用MATLAB结合窗函数法设计数字带通FIR滤波器解析

武汉理工大学《Matlab课程设计》报告目录摘要 (I)Abstract (II)1 原理说明 (1)1.1 数字滤波技术 (1)1.2 FIR滤波器 (1)1.3 窗函数 (2)1.4 MATLAB简介 (4)1.5 MATLAB结合窗函数设计法原理 (4)2 滤波器设计 (2)2.1 滤波器设计要求 (2)2.2 设计函数的选取 (2)2.3 窗函数构造 (3)2.4 设计步骤 (4)2.5 利用MATLAB自带函数设计 (4)3 滤波器测试 (9)3.1 滤波器滤波性能测试 (9)3.2 滤波器时延测量............................................................................. 错误！未定义书签。

3.3 滤波器稳定性测量......................................................................... 错误！未定义书签。

5 参考文献 (12)附件一： ...................................................................................................... 错误！未定义书签。

摘要现代图像、语声、数据通信对线性相位的要求是普遍的。

数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。

根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。

与IIR滤波器相比，FIR的实现是非递归的，总是稳定的；更重要的是，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。

因此，具有线性相位的FIR数字滤波器在高保真的信号处理，如数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域得到广泛应用。

matlabfir滤波器设计

matlabfir滤波器设计在数字信号处理中，滤波器是一种常用的工具，用于对信号进行处理和分析。

其中，fir滤波器是一种常见的数字滤波器，具有线性相位和有限冲激响应的特点。

在Matlab中，fir滤波器设计是一项重要的任务，可以通过Matlab提供的函数和工具来实现。

fir滤波器是一种使用有限长脉冲响应（finite impulse response, FIR）的数字滤波器。

与IIR滤波器相比，fir滤波器具有较好的稳定性和线性相位特性，因此在许多应用中得到广泛应用。

fir滤波器的设计通常包括确定滤波器的系数，即滤波器的频率响应。

在Matlab中，可以使用fir1、firls、firpm等函数来设计fir滤波器。

fir1函数是Matlab中用于设计一阶和二阶fir滤波器的函数，可以指定滤波器的类型（低通、高通、带通、带阻）、截止频率和滤波器的阶数。

通过调整这些参数，可以设计出符合要求的fir滤波器。

另外，firls函数可以用于最小二乘法设计fir滤波器，firpm函数可以用于最小最大法设计fir滤波器。

fir滤波器设计的关键是确定滤波器的系数，即滤波器的权重。

在Matlab中，可以通过fir1、firls、firpm等函数来计算出滤波器的系数，从而实现fir滤波器的设计。

设计fir滤波器时，需要考虑滤波器的类型、截止频率、滤波器的阶数等因素，以满足具体的信号处理需求。

除了fir1、firls、firpm等函数外，Matlab还提供了firgr、fdatool 等工具，用于可视化fir滤波器的频率响应和设计滤波器。

通过这些工具，可以直观地查看滤波器的频率响应曲线、幅度响应和相位响应，帮助用户更好地理解和调整滤波器的设计参数。

fir滤波器设计是数字信号处理中的重要任务，Matlab提供了丰富的函数和工具，可以帮助用户设计出符合要求的fir滤波器。

通过合理选择滤波器的类型、截止频率和阶数，可以实现对信号的有效滤波和处理。

MATLAB窗函数法实现FIR的高通-带通和低通滤波器的程序要点

MATLAB课程设计报告学院：地球物理与石油资源学院班级: 测井(基）１1００1姓名：大牛啊啊啊学号:班内编号:指导教师: 陈义群完成日期: ２01３年6月3日一、题目 FIR 滤波器的窗函数设计法及性能比较1. FI Ｒ滤波器简介数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统,通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。

根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类:无限冲激响应（IIR)滤波器和有限冲激响应（ＦＩR)滤波器。

与I ＩＲ滤波器相比，FIR 滤波器的主要特点为: a. 线性相位；ｂ.非递归运算。

2. ＦＩＲ滤波器的设计FIR 滤波器的设计方法主要有三种：a.窗函数设计法;b.频率抽样发;ｃ.最小平法抽样法；这里我主要讨论在MA TLAB 环境下通过调用信号分析与处理工具箱的几类窗函数来设计滤波器并分析与比较其性能。

窗函数法设计F ＩR 滤波器的一般步骤如下:a. 根据实际问题确定要设计的滤波器类型;b. 根据给定的技术指标,确定期望滤波器的理想频率特性;c. 求期望滤波器的单位脉冲响应;d. 求数字滤波器的单位脉冲响应;e. 应用。

常用的窗函数有同。

时与布莱克曼窗结果相当时与海明窗结果相同；时与矩形窗一致；当当885.84414.50]!)2/([1)(120===+=∑∞=x x x m x x I m m４. 常用窗函数的参数函数，可定义为是零阶式中Bessel x I n R I N n I n w windowKaiser n R N n N n n w windowBalckm an n R N n n w windowHam m ing n R N n n w windowHanning N N N N )()5.2.9()(])(})]1/(2[1{[)()4()4.2.9()()]14cos(08.0)12cos(5.042.0[)()3()3.2.9()()]12cos(46.054.0[)()2()2.2.9()()]1cos(5.05.0[)()1(0020ββππππ--=-+--=--=--=5.FIR滤波器的MＡTLＡＢ实现方式在ＭATＬＡB信号分析与处理工具箱中提供了大量FＩＲ窗函数的设计函数,本次用到主要有以下几种:hanninｇ（N) hanning窗函数的调用ｈamｍing(N） hamminｇ窗函数的调用blａckｍａn(N) blackman窗函数的调用kａiser(n+1，beｔa) kaiｓｅｒ窗函数的调用kaｉsｅrord 计算ｋａｉser窗函数的相关参数freqｚ求取频率响应filter 对信号进行滤波的函数6.实验具体步骤本次实验分别通过调用haｎniｎｇ ,hamming ,Ｂｌａckmａn,kaiser窗函数，给以相同的技术参数，来设计低通，带通,高通滤波器,用上述窗函数的选择标准来比较各种窗函数的优劣,并给以一个简谐波进行滤波处理，比较滤波前后的效果。

FIR滤波器窗函数设计法详细步骤以及Matlab代码

FIR滤波器窗函数设计法详细步骤以及Matlab代码采⽤窗函数法设计理想低通，⾼通滤波器，参考北京交通⼤学陈后⾦主编的【数字信号处理】5.2节窗函数法设计线性相位FIR数字滤波器P164，和P188。

设计步骤如下：1）确定滤波器类型，不同的FIR类型可设计不同类型的滤波器，I型可设计LP(低通滤波器)，HP(⾼通滤波器)，BP(带通滤波器)，BS(带阻滤波器)。

Fir I型Fir II型Fir III型Fir IV型LP，HP，BP，BS LP，BP BP HP，BP，BS2）确定设计的滤波器的参数Eg：若要设计⼀个低通滤波器，fp=20，fs=30；Ap=1，As=40，则3db截频Wc = 2*pi*（fs-fp）/Fs；Fs为采样频率。

3）确定窗函数窗的类型主瓣宽度近似过渡带宽度δp，δs Ap（dB）As（dB）矩形窗4pi/N 1.8pi/N0.090.8221Hann8pi/N 6.2pi/N0.00640.05644Hamming8pi/N7pi/N0.00220.01953Blackman12pi/N11.4pi/N0.00020.001774Kaiser可调窗，需要确定β值 50<A , β = 0.1102（A-8.7）； 21<=A<=50, β=0.5842(A-21)^0.4 + 0.07886(A-21)； A<21, β = 0；4) 确定滤波器的阶数M，⾸先确定滤波器的长度N。

对于除凯撒窗以外的窗函数，N值由以下公式确定：N>=(窗函数近似过渡带宽度)/（Wp-Ws）Fir I型Fir II型Fir III型Fir IV型脉冲响应h[k]为偶对称h[k]为偶对称h[k]为奇对称h[k]为奇对称窗函数长度：N=mod(N+1,2)+N N=mod(N,2)+N N=mod(N+1,2)+N N=mod(N,2)+N阶数M=N-1为偶数M=N-1为奇数M=N-1为偶数M=N-1为奇数若采⽤Kaiser窗，则M≈（A-7.95）÷ 2.285*|Wp-Ws|，A>21。

MATLAB与窗函数法结合设计FIR数字滤波器的研究

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数字滤波器的基本原理
数字滤波器的基本原理
数字滤波器是一种通过数字信号处理技术对输入信号进行滤波处理的系统。它通过一定的算法，对输入信号进行线性或非线性的时间域或频率域处理，以达到特定的信号特征提取、增强或抑制的效果。FIR数字滤波器是一种离散时间滤波器，其输出仅与过去的输入有关，具有易于实现、稳定性和线性相位等优点。
MATL AB与窗函数法结合设计FIR数字滤波器的研究
01 引言
目录
02
数字滤波器的基本原理
03 MATLAB在数字滤波器设计中的应用
04
窗函数法在数字滤波器设计中的应用
05 参考内容
引言
引言
随着数字化时代的到来，数字滤波器在信号处理领域的应用越来越广泛。其中，FIR（有限冲激响应）数字滤波器因其特有的性质，如易于实现、稳定性和线性相位等，成为应用最广泛的一种数字滤波器。在设计中，窗函数法作为一种有效的优化技术，可以降低滤波器的复杂性并提高其性能。本次演示将介绍 MATLAB与窗函数法结合设计FIR数字滤波器的研究，旨在为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
1、简单易行，便于实现； 2、可以根据需要选择不同的窗函数，以满足不同的性能要求；
3、设计的滤波器具有稳定的线性相位特性。
3、设计的滤波器具有稳定的线性相位特性。
1、设计的滤波器在过渡带可能会有较高的旁瓣水平，导致频率选择性能不够理想；
2、对于某些窗函数，旁瓣衰减速度较慢，导致滤波器性能下降；
3、对滤波器进行实施：将优化后的系数用于滤波器的实现，可采用直接型、级联型等不同的结构。
3、对滤波器进行实施：将优化后的系数用于滤波器的实现
3、对滤波器进行实施：将优化后的系数用于滤波器的实现，可采用直接型、级联型等不同的结构。

matlab中fir数字滤波器常用函数

一、 fir数字滤波器概述fir数字滤波器是一种常用的数字信号处理工具，用于滤除特定频率成分或增强特定频率成分。

在信号处理领域，fir数字滤波器具有重要的应用价值，能够有效地对信号进行去噪、平滑或频率变换等处理。

在matlab中，有许多常用的fir数字滤波器函数，下面将对这些常用函数进行介绍。

二、 fir1函数fir1函数是matlab中用于设计一维fir滤波器的函数，它可以根据指定的滤波器类型、滤波器阶数和截止频率来生成fir数字滤波器。

该函数的调用格式为：h = fir1(n, wn, type)其中，n表示滤波器的阶数，wn为一个标量或长度为2的向量，用于指定截止频率，type为滤波器类型，可以是‘high’、‘low’、‘stop’或‘bandpass’。

三、 fir2函数fir2函数是matlab中用于设计二维fir滤波器的函数，它可以根据指定的滤波器类型、滤波器尺寸和频率响应来生成fir数字滤波器。

该函数的调用格式为：h = fir2(n, f, m, w)其中，n表示滤波器的尺寸，f表示频率响应，m表示频率响应对应的标量，w为设定的窗函数。

四、 fircls函数fircls函数是matlab中用于设计带通fir滤波器的函数，它可以根据指定的滤波器类型、通带和阻带的频率范围来生成fir数字滤波器。

该函数的调用格式为：h = fircls(n, f, a, dev)其中，n表示滤波器的阶数，f表示通带和阻带的频率范围，a表示通带和阻带的幅度响应值，dev表示通带和阻带的允许偏差。

五、 firpm函数firpm函数是matlab中用于设计带通fir滤波器的函数，它可以根据指定的滤波器类型、通带和阻带的频率范围以及频率响应来生成fir数字滤波器。

该函数的调用格式为：h = firpm(n, f, a, w)其中，n表示滤波器的阶数，f表示通带和阻带的频率范围，a表示通带和阻带的幅度响应值，w为设定的窗函数。

基于matlab的FIR数字滤波器设计(多通带,窗函数法)

数字信号处理课程设计报告设计名称：基于matlab的FIR数字滤波器设计彪一、课程设计的目的1、通过课程设计把自己在大学中所学的知识应用到实践当中。

2、深入了解利用Matlab设计FIR数字滤波器的基本方法。

3、在课程设计的过程中掌握程序编译及软件设计的基本方法。

4、提高自己对于新知识的学习能力及进行实际操作的能力。

5、锻炼自己通过网络及各种资料解决实际问题的能力。

二、主要设计内容利用窗函数法设计FIR滤波器，绘制出滤波器的特性图。

利用所设计的滤波器对多个频带叠加的正弦信号进行处理，对比滤波前后的信号时域和频域图，验证滤波器的效果。

三、设计原理FIR 滤波器具有严格的相位特性，对于信号处理和数据传输是很重要的。

目前 FIR滤波器的设计方法主要有三种：窗函数法、频率取样法和切比雪夫等波纹逼近的最优化设计方法。

常用的是窗函数法和切比雪夫等波纹逼近的最优化设计方法。

本实验中的窗函数法比较简单，可应用现成的窗函数公式，在技术指标要求高的时候是比较灵活方便的。

如果 FIR 滤波器的 h(n)为实数, 而且满足以下任意条件,滤波器就具有准确的线性相位：第一种：偶对称，h(n)=h(N-1-n)，φ (ω)=-(N-1)ω/2第二种：奇对称，h(n)=-h(N-1-n), φ(ω)=-(N-1)ω/2+pi/2对称中心在n=(N-1)/2处四、设计步骤1.设计滤波器2.所设计的滤波器对多个频带叠加的正弦信号进行处理3.比较滤波前后信号的波形及频谱五、用窗函数设FIR 滤波器的基本方法基本思路：从时域出发设计 h(n)逼近理想 hd(n)。

设理想滤波器的单位响应在时域表达为hd(n),则Hd(n) 一般是无限长的，且是非因果的，不能直接作为FIR 滤波器的单位脉冲响应。

要想得到一个因果的有限长的滤波器单位抽样响应 h(n)，最直接的方法是先将hd(n)往右平移，再迕行截断，即截取为有限长因果序列：h(n)=hd(n)w(n)，并用合适的窗函数迕行加权作为FIR 滤波器的单位脉冲响应。

用MATLAB设计数字FIR低通滤波器(哈明窗)

用MATLAB设计数字FIR低通滤波器（哈明窗）设计数字FIR低通滤波器，技术指标如下：Wp=0.2pi.rp=0.25db;Ws=0.3pi,as=50db.求解，如下图：程序：wp=0.2*pi;ws=0.3*pi;trwidth=ws-wp;M=ceil(6.6*pi/trwidth)+1;%朝正无穷方向取整n=[0:1:M-1];wc=(ws+wp)/2%求的截止频率（弧度）hd=ideal_lp(wc,M) %调用计算理想低通滤波器的单位取样响应wham=(hamming(M))';%哈明窗函数h=hd.*wham;[H,w]=freqz(h,1,1000,'whole'); %求Z变换频率响应函数H=(H(1:1:501))';w=(w(1:1:501))'mag=abs(H);db=20*log10((mag+eps)/max(mag));pha=angle(H);grd=grpdelay(h,1,w);deltaw=2*pi/1000;Rp=-(min(db(1:1:wp/deltaw+1)))As=-round(max(db(ws/deltaw+1:1:501)))subplot(1,1,1)subplot(2,2,1),stem(n,hd);title('理想脉冲响应')axis([0 M-1 -0.1 0.3]);xlabel('N');ylabel('hd(n)');subplot(2,2,2),stem(n,wham);title('Hamming窗')axis([0 M-1 -0 1.1]);xlabel('N');ylabel('w(n)');subplot(2,2,3),stem(n,h);title('实际脉冲响应')axis([0 M-1 -0.1 0.3]);xlabel('N');ylabel('h(n)');subplot(2,2,4),plot(w/pi,db);title('相对标尺的幅度响应');grid on;axis([0 1 -100 10]);xlabel('frequency in pi units');ylabel('decibels');set(gca,'XTickMode','manual','XTick',[0,0.2,0.3,1])%设置或修改LTI对象的属性值set(gca,'XTickMode','manual','XTick',[-50,0])set(gca,'XTickLabelMode','manual','XTickLabels',['50';'0'])子程序：function hd=ideal_lp(wc,N);a=(N-1)/2;n=[0:1:(N-1)];m=n-a+eps;hd=sin(wc*m)./(pi*m);。

用MATLAB设计FIR滤波器的方法

用MATLAB设计FIR滤波器的方法介绍了利用MATLAB信号处理工具箱进行FIR滤波器设计的三种方法：程序设计法、FDATool设计法和SPTool设计法，给出了详细的设计步骤，并将设计的滤波器应用到一个混和正弦波信号，以验证滤波器的性能。

1 前言数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。

根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FI R）滤波器。

与IIR滤波器相比，FIR的实现是非递归的，总是稳定的；更重要的是，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。

因此，它在高保真的信号处理，如数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域得到广泛应用。

2 FIR滤波器的窗函数设计法FIR滤波器的设计方法有许多种，如窗函数设计法、频率采样设计法和最优化设计法等。

(2) 由性能指标确定窗函数W(n)和窗口长度N。

(3) 求得实际滤波器的单位脉冲响应h(n)，h(n)即为所设计FIR滤波器系数向量b(n)。

(4) 检验滤波器性能。

本文将针对一个含有5Hz、15Hz和30Hz的混和正弦波信号，设计一个FIR带通滤波器，给出利用MA TLAB实现的三种方法：程序设计法、FDATool设计法和SPTool设计法。

参数要求：采样频率fs=100Hz，通带下限截止频率fc1=10 Hz，通带上限截止频率fc2=20 Hz，过渡带宽6 Hz，通阻带波动0.01，采用凯塞窗设计。

2 程序设计法MATLAB信号处理工具箱提供了各种窗函数、滤波器设计函数和滤波器实现函数。

本文的带通滤波器设计及滤波程序如下：[n,Wn,beta,ftype]=kaiserord([7 13 17 23],[0 1 0],[0.01 0.01 0.01],100);%得出滤波器的阶数n=38，beta=3.4w1=2*fc1/fs; w2=2*fc2/fs;%将模拟滤波器的技术指标转换为数字滤波器的技术指标window=kaiser(n+1,beta);%使用kaiser窗函数b=fir1(n,[w1 w2],window);使用标准频率响应的加窗设计函数fir1freqz(b,1,512);%数字滤波器频率响应t = (0:100)/Fs;s = sin(2*pi*t*5)+sin(2*pi*t*15)+sin(2*pi*t*30);%混和正弦波信号sf = filter(b,1,s);％对信号s进行滤波程序执行的结果如图1所示：（1）滤波器幅频特性和相频特性（2）滤波前后的波形图1 滤波器特性和滤波效果图4 FDATool设计法FDATool(Filter Design & Analysis Tool)是MATLAB信号处理工具箱专用的滤波器设计分析工具，操作简单、灵活，可以采用多种方法设计FIR和IIR滤波器。

MATLAB设计数字带通FIR滤波器的几种窗函数的比较要点

课题介绍通过平时所学、书本内容和网络上了解的知识，我们小组讨论决定对ＭATLAB结合窗函数设计一个数字带通ＦIR滤波器工程中涉及的几个窗函数方法优劣好坏用图形形象的进行比较，以MATLＡB软件为工具探讨出一个失真小高效的设计方法。

数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统,通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。

与IＩR滤波器相比,ＦＩR的实现是非递归的，总是稳定的;更重要的是，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。

根据ＦIR滤波器的原理，提出了FIR滤波器的窗函数设计法,给出了在MＡTLＡB环境下，用窗函数法设计FIＲ滤波器的过程和设计实例。

通过利用不同的窗函数方法设计FＩＲ滤波器,对所设计的滤波器进行分析比较，得出各种方法设计的滤波器的优缺点及其不同的使用场合,从而可以在设计滤波器时能够正确的选择FIR数字滤波器的窗函数的选取及设计方法。

数字滤波技术数字滤波,就是通过一定的计算或判断程序减少干扰在有用信号中的比重，所以故实质上是一种程序滤波。

与此对应的就是模拟滤波,模拟滤波主要无源绿波（直接用电阻、电容、电感等不外接电源的元件组成的)与有源滤波（如运算放大器等需要外接电源组成的）,其目的是将信号中的噪音和干扰滤去或者将希望得到的频率信号滤出为我所用。

数字滤波的出现克服了模拟滤波的很多不足，具有以下优点：1．是用程序实现的，不需要增加硬设备，所以可靠性高,稳定性好。

２.可以对频率很低的信号实现滤波,克服了模拟滤波的缺陷。

３.可以根据信号的不同,采用不同的滤波方法或参数,具有灵活、方便、功能强的特点。

本文主要对FIＲ滤波器加以介绍。

FIR滤波器FIＲ滤波器是数字信号处理系统中最基本的元件,它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性,同时其单位冲激响应是有限的,没有输入到输出的反馈,是稳定的系统。

ＦIR滤波器具有以下主要优点：1.ＦIR滤波器具有准确的线性相位;2．FIＲ滤波器永远稳定；３.FIR滤波器设计方法一般是线性的；4.ＦIR滤波器在硬件上具有更高的运行效率；5．FIR滤波器启动传输时间只需要有限时间。