基于MATLAB的高阶低通滤波器课程共23页

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基于MATLAB低通滤波器

- --通信系统仿真课程设计任务书院〔系〕：电气信息工程学院- -目录1 绪论11.1 引言11.2 数字滤波器的设计原理11.3 数字滤波器的应用21.4 MATLAB的介绍31.5 本文的工作及安排32 滤波器分类及比拟52.1 滤波器的设计原理错误!未定义书签。

2.2 滤波器分类 (5)2.3 两种类型模拟滤波器的比拟73 巴特沃斯低通滤波器83.1 巴特沃斯低通滤波器简介83.2 巴特沃斯低通滤波器的设计原理84 MATLAB仿真及分析124.1 MATLAB工具箱函数124.2 巴特沃斯低通滤波器的MATLAB仿真12另附程序调试运行截图：145.1 总结145.2 展望错误!未定义书签。

1 绪论1.1 引言但凡有能力进展信号处理的装置都可以称为滤波器。

滤波器在如今的电信设备和各类控制系统里面应用范围最广、技术最为复杂，滤波器的好坏直接决定着产品的优劣。

自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的开展，滤波器开展上了一个新台阶，并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力，其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。

使以数字滤波器为主的各种滤波器得到了飞速的开展，到70年代后期，数字滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。

80年代，致力于各类新型滤波器的研究，努力提高性能并逐渐扩大应用范围。

90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。

当然，对数字滤波器本身的研究仍在不断进展。

[1]滤波器主要分成经典滤波器和数字滤波器两类。

从滤波特性上来看，经典滤波器大致分为低通、高通、带通和带阻等。

本文主要对低通数字滤波器做主要研究。

1.2 数字滤波器的设计原理所谓数字滤波器，是指输入、输出均为数字信号，通过数值运算处理改变输入信号所含频率成分的相比照例，或者滤除某些频率成分的数字器件或程序。

因此，数字滤波器的概念和模拟滤波一样，只是信号的形式和现实滤波方法不同。

基于MATLAB的高阶低通滤波器的设计与仿真教材

课程论文（作业）封面（2015 至2016 学年度第2 学期）课程名称：MATLAB应用技术课程编号：19600546x学生姓名：张丽学号：A19140280年级：2014任课教师:邓铭辉提交日期：2016 年6 月28 日成绩：教师签字：开课---结课：第1 周---第16 周评阅日期：年月日东北农业大学基于MATLAB的高阶低通滤波器的设计与仿真摘要：滤波器在现代通信领域内有很广泛的应用，随着多媒体技术的发展，特别是MATLAB应用技术的出现，因其具有强大的数值计算功能和仿真功能，已成为目前全球各类高校关于线性代数、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像处理等许多课程的基本应用工具。

本文利用MATLAB的butter涵数设计了8阶的巴特沃斯低通滤波器，并进行了仿真。

仿真输入信号采用的是三个不同频率正弦信号的合成。

将合成后的信号通过低通滤波器，实现了对高频信号部分的过滤。

采用MATLAB设计滤波器，使原来非常复杂的程序设计变成了简单的函数调用MATLAB信号处理工具箱为滤波器设计及分析提供了非常优秀的辅助设计工具。

关键词：低通；滤波器；MATLAB1 前言随着现代通信技术的不断的进步与发展，滤波器是现代通讯系统中不可缺少的器件之一，在过去的几年中迅速发展的过滤器是一种复杂的选频网络，其对在一定的频率范围内的信号予以很小的衰减,使这部分信号可以通过,而其它电信号予以很大程度上的衰减使其不能通过，从而尽可能地阻止这部分信号通。

本次研究的课题就是对一组合成信号通过滤波器后分离出需要频率的信号并利用MATLAB软件仿真，用MATLAB对矩阵操作,绘图函数和数据、实现算法、创建用户界面,连接其他的编程语言、程序等,主要应用于工程方面的计算、控制与设计、信号处理以及通讯、数字图像处理、金融模型的建立与设计等。

2 滤波器2.1 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”。

基于MATLAB的高阶低通滤波器课程

• Butter函数可设计低通、高通、带通和带阻的数字和模拟IIR滤波器，其特性为使通带内的幅度响应最大限度地平坦，但同时损失截止频率处的下降斜度。在期望通带平滑的情况下，可使用butter函数。butter 函数的用法为：[b,a]=butter(n,Wn,/ftype/)其中n代表滤波器阶数，Wn代表滤波器的截止频率，这两个参数可使用buttord函数来确定。buttord函数可在给定滤波器性能的情况下，求出巴特沃斯滤波器的最小阶数n，同时给出对应的截止频率Wn。buttord函数的用法为： [n,Wn]= buttord(Wp,Ws,Rp,Rs)其中Wp和Ws分别是通带和阻带的拐角频率（截止频率），其取值范围为0至1 之间[15]。当其值为1时代表采样频率的一半。Rp和 Rs分别是通带和阻带区的波纹系数。
巴特沃斯滤波器的基本理论
• butter函数可以设计低通、高通、带通和带阻滤波器。利用[ba]=butter(n,Wn,‘ftype’)方式可以设计一个阶数为n、截止频率为Wn的低通滤波器。其中参数ftype的形式确定了滤波器的形式，当它为higll’时得到高通滤波器[14]。若Wn是一个含有两个元素向量[wl w2]，则返回的[a，b]所构成的滤波器是阶数为2n的带通滤波器，滤波器的通带范围一般是wl<W<w2。巴特沃思低通滤波器的幅度平方平方函数为：
• wp1=600; wc=5000; • wp=wp1/wc; ws=ws1/wc; • [n,wn]=buttord(wp,ws,1,30) %巴特沃斯低通滤波器 [b,a]=butter(n,wn); • sb=3*filter(b,a,s) ; %合成信号通过低通滤波器 • ssb=fft(sb,4096); %求频谱 • SSb=abs(ssb(1:1:2049)); • k1=0:2048; • w1=(1/4096)*k1*10000; %画频谱图 • figure(3); • plot(w1,SSb); grid • title('经过低通滤波器后的信号频谱');

利用matlab设计巴特沃斯低通滤波器

三峡大学课程设计报告专业班级 20091421课程数字信号处理课程设计学号 2009142116 学生姓名姜祥奔指导教师王露2012年 5 月平时成绩（20%）报告成绩（40%）答辩成绩（40%）总成绩数字信号处理课程设计实验一：用双线性变换法和脉冲响应不变法设计IIR 数字滤波器采用双线性变换法设计一个巴特沃斯数字低通滤波器，要求：通带截止频率100Hz ，阻带截止频率200Hz ，通带衰减指标Rp 小于2dB ，阻带衰减Rs 大于15dB ，滤波器采样频率Fs=500Hz 。

绘制频率响应曲线。

理论部分：（原理及设计过程）第一步：论ω和f 的关系及数字域性能的公式表示。

模拟频率与数字频率之间为线性关系，T f T fT T s,101,24-===Ω=πω为抽样周期，故 ππω4.0500110021=⨯⨯==c c kHz f 对应于修正后)2t a n (21c T ω=Ω ππω8.0500120021=⨯⨯==st st kHz f 对应于修正后)2tan(21st T ω=Ω按衰减的定义2)()(log 204.0010≤πj j e H e H 15)()(log 208.0010≥πj j e H e H 设0=ω处频率响应幅度归一化为1,即1)(0=j e H ，则上两式变成2)(log 204.010-≥πj e H (1)15)(log 208.010-≤πj e H (2)这就是数字滤波器的性能指标的表达式。

2 下面把数字低通滤波器的性能要求转变为“样本”模拟低通滤波器的性能要求。

由T Ω=ω，按修正式)()(Tj H e H a j ωω≈，设没有混叠效应（即混叠效应设计完成后再进行校验）则有πωωω≤Ω==),()()(j H TjH eH a a j (3)利用（3）式，由（1）、（2）式可写出模拟低通滤波器的指标为2)102(log 20)4.0(log 2021010-≥⨯=ππj H TjH a a …….（4） 15)104(log 20)8.0(log 2021010-≤⨯=ππj H TjH a a …（5） 3 计算“样本”模拟低通滤波器所需的阶数N 及3dB 截止频率C Ω。

matlab 频域高斯低通滤波

matlab 频域高斯低通滤波一、前言在数字图像处理中，滤波是一种常用的技术。

频域滤波是其中一种基于傅里叶变换的滤波方法，可以有效地去除图像中的噪声。

高斯低通滤波是其中一种常用的频域滤波方法，可以平滑图像并去除高频噪声。

本文将详细介绍 MATLAB 中如何实现频域高斯低通滤波。

二、MATLAB 中的频域滤波MATLAB 中提供了许多函数来实现频域滤波，例如 fft2, ifft2, fftshift, ifftshift 等。

其中 fft2 和 ifft2 分别表示二维快速傅里叶变换和逆变换，fftshift 和 ifftshift 分别表示将零频分量移到中心位置和将中心位置移到零频分量处。

三、高斯低通滤波原理在进行高斯低通滤波之前，需要先了解高斯函数和低通滤波器的概念。

1. 高斯函数高斯函数是一个连续函数，其形式为：$$g(x,y)=\frac{1}{2\pi\sigma^2}e^{-\frac{x^2+y^2}{2\sigma^2}} $$其中 $\sigma$ 是标准差。

在图像处理中，高斯函数可以用来平滑图像并去除噪声。

2. 低通滤波器低通滤波器是一种可以通过去除高频信号来平滑图像的滤波器。

在频域中，低通滤波器可以通过将高频信号设置为零来实现。

3. 高斯低通滤波原理高斯低通滤波是一种将高斯函数与低通滤波器相结合的方法。

具体来说，可以通过以下步骤来实现：1）对输入图像进行二维傅里叶变换，得到频域图像。

2）在频域图像中心位置创建一个和输入图像大小相同的矩形掩膜，掩膜内部数值为 1，外部数值为 0。

3）将掩膜与一个高斯函数卷积，得到一个新的掩膜。

4）将新的掩膜应用于频域图像，得到经过高斯低通滤波后的频域图像。

5）对经过滤波后的频域图像进行逆傅里叶变换，得到经过高斯低通滤波后的空域图像。

四、MATLAB 中实现高斯低通滤波在 MATLAB 中实现高斯低通滤波可以通过以下步骤来完成：1）读入图像并显示。

基于matlab的切比雪夫及巴特沃斯低通高通滤波器的设计

巴特沃斯低通、切比雪夫低通、高通IIR滤波器设计05941401 1120191454 焦奥一、设计思路IIR滤波器可以分为低通、高通、带通、带阻等不同类型的滤波器，而以系统函数类型又有巴特沃斯、切比雪夫等滤波器。

其中巴特沃斯较为简单，切比雪夫较为复杂；低阶比高阶简单，但却有着不够良好的滤波特性。

在满足特定的指标最低要求下，低阶、巴特沃斯滤波器能更大程度地节省运算量以及复杂程度。

滤波器在不同域内分为数字域和模拟域。

其中数字域运用最广泛。

在设计过程中，一般是导出模拟域的滤波器，之后通过频率转换变为数字域滤波器，实现模拟域到数字域的传递。

在针对高通、带通、带阻的滤波器上，可以又低通到他们的变换公式来进行较为方便的转换。

综上，IIR滤波器的设计思路是，先得到一个满足指标的尽可能简单的低通模拟滤波器，之后用频域变换转换到数字域。

转换方法有双线性变换法、冲激响应不变法等。

虽然方法不同，但具体过程有很多相似之处。

首先将数字滤波器的指标转换为模拟滤波器的指标，之后根据指标设计模拟滤波器，再通过变换，将模拟滤波器变换为数字滤波器，是设计IIR滤波器的最基本框架。

以下先讨论较为简单的巴特沃斯低通滤波器。

二、巴特沃斯低通滤波假设需要一个指标为0~4hz内衰减小于3db、大于60hz时衰减不小于30db的滤波器。

其中抽样频率为400hz。

以双线性变换方法来设计。

首先将滤波器转换到模拟指标。

T =1f f ⁄=1400Ωf ′=2ff f =8ff f =Ωf ′f =0.02fΩf ′=2ff f =120ff f =Ωf ′f =0.3f根据双线性变换Ω=2f tan ⁡(f 2) 得到Ωf =25.14Ωf =407.62这就得到了模拟域的指标。

由巴特沃斯的方程Α2(Ω)=|f f (f Ω)|2=11+(ΩΩf )2f20ff |f f (f Ω)|=−10ff [1+(ΩΩf)2f] {20ff |f f (f Ωf )|≥−320ff |f f (f Ωf )|≤−30ff得到{ −10ff [1+(Ωf Ωf)2f ]≥−3−10ff [1+(Ωf Ωf )2f]≤−30当N取大于最小值的整数时，解出N=2，因此为二阶巴特沃斯低通滤波器。

基于matlab对图像进行高通、低通、带通滤波

数字图像处理三级项目—高通、低通、带通滤波器摘要在图像处理的过程中,消除图像的噪声干扰是一个非常重要的问题。

利用matlab软件,采用频域滤波的方式,对图像进行低通和高通滤波处理。

低通滤波是要保留图像中的低频分量而除去高频分量，由于图像中的边缘和噪声都对应图像傅里叶频谱中的高频部分，所以低通滤波可以除去或消弱噪声的影响并模糊边缘轮廓；高通滤波是要保留图像中的高频分量而除去低频分量，所以高通滤波可以保留较多的边缘轮廓信息。

低通滤波器有巴特沃斯滤波器和高斯滤波器等等，本次设计使用的低通滤波器为****。

高通滤波器有巴特沃斯滤波器、高斯滤波器、Laplacian高通滤波器以及Unmask高通滤波器等等，本次设计使用巴特沃斯高通滤波器。

1、频域低通滤波器：设计低通滤波器包括 butterworth and Gaussian (选择合适的半径，计算功率谱比),平滑测试图像test1和2。

实验原理分析根据卷积定理，两个空间函数的卷积可以通过计算两个傅立叶变换函数的乘积的逆变换得到，如果f(x, y)和h(x, y)分别代表图像与空间滤波器，F(u, v)和H(u, v)分别为响应的傅立叶变换（H(u, v)又称为传递函数），那么我们可以利用卷积定理来进行频域滤波。

在频域空间，图像的信息表现为不同频率分量的组合。

如果能让某个范围内的分量或某些频率的分量受到抑制，而让其他分量不受影响，就可以改变输出图的频率分布，达到不同的增强目的。

频域空间的增强方法的步骤：（1）将图像从图像空间转换到频域空间；（2）在频域空间对图像进行增强；（3）将增强后的图像再从频域空间转换到图像空间。

低通滤波是要保留图像中的低频分量而除去高频分量。

图像中的边缘和噪声都对应图像傅里叶频谱中的高频部分，所以低通滤波可以除去或消弱噪声的影响并模糊边缘轮廓。

理想低通滤波器具有传递函数：其中D0为制定的非负数，D(u,v)为点(u,v)到滤波器中心的距离。

课程设计-低通滤波器设计（含matlab程序）

课程设计-低通滤波器设计（含matlab程序）2010/2011学年第2 学期学院：信息与通信⼯程学院专业：电⼦信息科学与技术学⽣姓名：学号：课程设计题⽬：低通滤波器设计起迄⽇期： 6 ⽉13 ⽇～6⽉24⽇课程设计地点：指导教师：系主任：下达任务书⽇期: 2011 年 6 ⽉12 ⽇课程设计任务书课程设计任务书⽬录1 设计⽬的及要 (5) 1.1设计⽬的 (5)1.2设计内容和要求 (5)2 设计原理 (5)2.1 FIR滤波器 (5) 2.2窗函数 (6)2.3矩形窗 (7)3 设计过程 (8)3.1 设计流程图 (8)3.2 产⽣原始信号并分析频谱 (8)3.3 使⽤矩形窗设计不同特性的数字滤波器 (10)3.4 信号滤波处理 (11)4 实验结果及分析 (12)5 课程设计⼼得体会 (12)6 参考⽂献 (13)附录： (14)低通滤波器的设计1 设计⽬的及要求1.1设计⽬的设计⼀种低通滤波器并对信号进⾏滤波。

低通滤波器的作⽤是滤去信号中的中频和⾼频成分，增强低频成分。

要求做到:1.了解MATLAB 的信号处理技术；2.使⽤MATLAB 设计低通滤波器，掌握其滤波处理技术；3.对滤波前和滤波后的波形进⾏时域和频域⽐较。

1.2设计内容和要求1.熟悉有关采样，频谱分析的理论知识，对信号作频谱分析；2.熟悉有关滤波器设计理论知识，选择合适的滤波器技术指标，设计低通滤波器对信号进⾏滤波，对⽐分析滤波前后信号的频谱；3.实现信号频谱分析和滤波等有关MATLAB 函数；2 设计原理本次课程设计，我们主要是基于矩形窗的FIR 滤波器来设计⼀个低通滤波器。

2.1 FIR 滤波器FIR 滤波器即有限抽样响应因果系统，其单位抽样响应h(n)是有限长的；极点皆位于z=0处；结构上不存在输出到输⼊的反馈，是⾮递归型的。

其系统函数表⽰为：()()n -1-N 0n z n h z H ∑==普通的FIR 滤波器系统的差分⽅程为：()()()i n x i h n y 1N 0i -=∑-=式中：N 为FIR 滤波器的抽头数；x(n)为第n 时刻的输⼊样本；h(i)为FIR 滤波器第 i 级抽头系数。

基于MATLAB函数的滤波器设计技术ppt课件

ellip 满足一样要求所需阶次最低，一样目的〔n,Rp,Rs〕过渡带最窄
10-Rp/20 10-Rs/20 10-Rp/20
yulewalk:
基于最小均方意义的递归滤波器设计函数
• [b,a]=yulewalk(n,f,m) • designs recursive IIR digital filters using a least-squares fit to a
常用四类IIR滤波器
• 巴特沃斯〔设计函数butter/buttap/buttord〕 • 切比雪夫I型
〔设计函数cheb1ap/cheby1/cheby1ord〕 • 切比雪夫II型
〔设计函数cheb2ap/cheby2/cheby2ord〕 • 椭圆
〔设计函数ellipap/ellip/ellipord〕
• [z,p,k]=cheb2ap(n,Rp) • 参数含义：
n－阶数 Rs－阻带波纹系数(dB) • 前往变量： z,p,k－零点、极点、增益
cheby2: 切比雪夫Ⅱ型低通滤波器设计函数
• [b,a]=cheby2(n,Rs,Wn) • [b,a]=cheby2(n,Rs,Wn,’ftype’) • [b,a]=cheby2(n,Rs,Wn,’s’) • [b,a]=cheby2(n,Rs,Wn,’ftype’,’s’) • [z,p,k]=cheby2(…) • [A,B,C,D]=cheby2(…) • 参数含义：
ellipord: 切比雪夫I型滤波器的阶数计算函数
• [n,Wn]=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs)
• [n,Wn]=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs,’s’)
• 参数含义： Wp－通带转机频率 Ws－阻带转机频率 Rp－通带波纹系数 Rs－阻带衰减系数

基于matlab的低通滤波器的设计

基于matlab的低通滤波器的设计低通滤波器是一种能够过滤掉高频信号而保留低频信号的滤波器。

在信号处理领域中，低通滤波器是非常重要的一种滤波器，常见的应用包括：音频处理、图像处理、视频处理、通信领域、控制系统等。

在本篇文章中，我们将介绍如何使用matlab来设计低通滤波器。

设计的过程大致可以分为以下步骤：1. 确定滤波器类型2. 确定滤波器参数3. 执行滤波器设计4. 验证滤波器设计以下是详细的步骤：1. 确定滤波器类型低通滤波器的种类有很多，常见的包括Butterworth滤波器、Chebyshev滤波器、Elliptic滤波器等。

每种滤波器都有不同的特点，应该根据需要选择合适的滤波器类型。

在本篇文章中，我们介绍Butterworth滤波器。

这种滤波器是设计过程中最简单的一种，因为它的频率响应是平滑的、连续的，并且在通带中没有波纹和过渡带中没有振铃。

在设计Butterworth滤波器时，需要明确三个参数：通带截止频率、阻带截止频率和通带最大衰减。

通带截止频率：指在这个频率以下的信号将通过滤波器。

这个参数取决于应用，应根据需要进行选择。

阻带截止频率：指在这个频率以上的信号将被滤波器滤去。

这个参数的选择应该考虑到信号在该频率以上能够在处理方式下的好处。

通带最大衰减：指在通带截止频率处，滤波器对信号最大允许的衰减。

这个参数的选择应该是应用与滤波器频率响应上的折衷。

3. 执行滤波器设计当确定了滤波器类型和参数后，可以使用matlab执行滤波器设计。

在matlab中，可以使用“[b,a] = butter(n,Wn)”命令进行Butterworth滤波器设计。

其中，n是滤波器阶数，Wn是通带截止频率与Nyquist频率的比例。

这个命令将返回两个向量，b和a。

向量b代表数字滤波器分子多项式的系数，向量a 代表数字滤波器分母多项式的系数。

设计滤波器后，需要验证其设计是否正确，验证的方法包括频率响应的分析和信号滤波的实验。

基于matlab的低通滤波器

基于mat lab的低通滤波器摘要:调用MATLAB信号处理工具箱中滤波通过观察滤波器输入输出信号的时域波形及其频谱，建立数字滤波的概念。

应用最广泛的是双线性变换法。

基本设计过程是：①先将给定的数字滤波器的指标转换成过渡模拟滤波器的指标；②设计过渡模拟滤波器；③将过渡模拟滤波器系统函数转换成数字滤波器的系统函数。

MATLAB信号处理工具箱中的各种IIR数字滤波器设计函数都是采用双线性变换法。

关键词:滤波器，matlab，c语言，声音Abstract: call MATLAB signal processing toolbox filtering through the observation filter of input and output signals time domain waveform and spectrum, establish the concept of digital filter. One of the most widely applied is double linear transformation method. The basic design process is: (1) to a given digital filters index converted into analog filter transition index; (2) the design transition simulation filter; (3) transition simulation filter system function will be converted into digital filter system function. MATLAB signal processing toolbox digital filter function design of IIR is bilinear transformation method.Keywords: filter, matlab, the c language, the voice一.任务：用matlab软件设计IIR模拟、数字以及各种窗函数的FIR低通滤波器二.设计目的：（1）了解matlab软件的用途以及用法；（2）了解用冲激响应不变法设计模拟低通滤波器；（3）了解用脉冲响应不变法设计的巴特沃思数字低通滤波器；（4）了解基于汉明窗函数的FIR低通滤波器的设计。

基于Matlab的IIR Butterworth低通数字滤波器设计

问题：信号滤波是一个非常重要的信号处理手段，大量的信号处理系统中，信号滤波的质量将直接影响到系统整体性能。

现在有家医院向你提出一个问题，她们的心电图信号记录仪器由于受到了比较严重的电源干扰(50Hz附近)，记录到的心电图ECG波形有较大的畸变，请问如何设计一个干扰滤除系统，让记录下的ECG数据继续可以进行疾病诊断。

(ECG的波形信息非常重要，设计滤波器需要注意这一点)基于Matlab的IIR Butterworth低通数字滤波器设计0 引言心电信号是心脏电活动在人体体表的表现，它一般比较微弱，其频率为0.05Hz~ 100Hz（能量集中在0. 05Hz~ 44Hz），幅度为几百微伏至几毫伏。

因此，在心电信号的采集过程中，极易受到内、外界环境的干扰，其中50Hz的工频干扰尤为突出。

心电图信号的干扰对心电图数据分析和压缩有一定影响。

如何消除50Hz工频干扰，成为处理心电信号的首要任务。

为了消除ECG数据中的主要干扰，保留有用信号或者从干扰中“抽取”有用信号，人们提出了许多方法，诸如，平滑滤波，中心频率固定的带阻滤波器，自适应滤波，低通数字滤波等等。

这些信号处理方法各有优缺点，平滑滤波算法简单，处理速度快，滤波效果较好，但存在一定的削峰作用；中心频率固定的带阻滤波器原理简单，能较大程度地抑制50Hz工频干扰，但存在“群延时”现象；自适应滤波器的中心频率能够跟随工频信号的频率幅度变化而自动调节并抵消工频干扰，但需要附加参考信号通道，算法相对复杂，难以用于实时处理。

考虑到工频干扰是50Hz的低频信号，假设要处理的ECG信号为0.05HZ~44HZ段信号，且Matlab软件中有一个数字滤波器软件包，可以直接进行调用处理信号，所以本文设计IIR巴特沃斯(Butterworth)低通数字滤波器来实现人体ECG信号的滤波。

1 数字滤波器介绍数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，它可以用软件(计算机程序)或用硬件来实现，而且在两种情况下都可以用来过滤实时信号或非实时信号(记录信号)。

基于MATLAB的filter的使用，低通、带通和高通滤波器设计

基于MATLAB的filter的使⽤，低通、带通和⾼通滤波器设计1、⽬的学习MATLAB的filter函数的使⽤，通过设计低通、带通和⾼通滤波器对其进⾏仿真2、⽤到的主要函数和⼯具MATLAB、FDATOOL、filter、fft3、设计1. 信号的产⽣%% Parameter InterfaceFrequence0 = 60; %单位：HzFrequence1 = 130; %单位：HzFrequence2 = 1e3; %单位：HzSampleFre = 4e3; %单位：HzSampleLen = SampleFre; %采样点数%% Main%-------------------产⽣三路信号t = 0:1/SampleLen:1/SampleFre*(SampleLen-1);SignalData0 = sin(2*pi*Frequence0*t);SignalData1 = sin(2*pi*Frequence1*t);SignalData2 = sin(2*pi*Frequence2*t);SignalData3 = SignalData0+SignalData1+SignalData2;figure;hold onplot(t(1:150),SignalData0(1:150),'b')plot(t(1:150),SignalData1(1:150),'r')plot(t(1:150),SignalData2(1:150),'k')hold offfigure;plot(t(1:150),SignalData3(1:150))title('三路信号求和')三路信号的时域波形三路求和信号频谱分析FFT_Data = fft(SignalData3);2.低通滤波器设计基于fdatool的低通滤波器的设计在MATLAB命令⾏执⾏fdatool命令，弹出滤波器设计交互窗⼝，根据⾃⼰的需求设计符合⾃⼰要求的滤波器，这是我设计的低通滤波器见下图需要注意的是通过设计Fpass和Fstop确定了滤波器的带宽，同时参数设计的越接近理论滤波器的性能，滤波器的阶数越多，计算量越⼤，所以需要优化滤波器这两个参数，在保证性能的同时确保阶数越⼩（计算量越⼩）滤波LPF_Data = filter(LPF_Coe.LPF_60M,1,SignalData3);滤波后的时域和频谱波形3.带通和⾼通操作步骤⼤体⼀致就不详细说明4、M代码5、备注1、滤波器出数有⼀定延迟，这在具体调制解调过程中需要注意。

低通滤波器matlab课程设计

低通滤波器matlab课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解低通滤波器的原理和数学模型；2. 掌握使用MATLAB进行低通滤波器的设计与实现；3. 学会分析低通滤波器的频率特性及其在实际应用中的作用。

技能目标：1. 能够运用MATLAB软件设计不同类型的低通滤波器；2. 能够通过调整滤波器参数，优化滤波效果；3. 能够利用所学的知识解决实际信号处理问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对信号处理领域的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性；3. 培养学生的团队协作意识，提高沟通与交流能力。

课程性质：本课程为电子信息工程及相关专业的高年级学生设计，结合了理论知识与实践操作。

课程以低通滤波器的设计为主线，通过MATLAB软件的运用，使学生更好地理解信号处理技术。

学生特点：学生已具备一定的电路基础和MATLAB编程能力，具有较强的学习能力和动手实践能力。

教学要求：课程要求学生在掌握低通滤波器理论知识的基础上，通过MATLAB 软件实现滤波器的设计与优化。

教学过程中注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力，将理论知识与实际应用紧密结合。

通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程打下坚实基础。

二、教学内容1. 理论知识：- 低通滤波器的基本概念与分类；- 低通滤波器的传递函数与频率特性分析；- MATLAB环境下滤波器设计的基本原理。

2. 实践操作：- 使用MATLAB设计不同类型的低通滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫等）；- 分析和调整滤波器参数，观察滤波效果的变化；- 对实际信号进行处理，验证滤波器的性能。

3. 教学大纲：- 第一周：低通滤波器的基本概念与分类，介绍相关教材章节；- 第二周：低通滤波器的传递函数与频率特性分析，结合教材相关内容；- 第三周：MATLAB环境下滤波器设计原理，结合教材实例进行讲解；- 第四周：实践操作，指导学生使用MATLAB设计低通滤波器，并进行性能分析；- 第五周：课程总结与作业布置，巩固所学知识。

基于matlab数字图像处理之低通滤波器

实践一:理想低通滤波器、Butterworth低通滤波器、高斯低通滤波器1.1.1理想低通滤波器实践代码：I=imread('couple.bmp');%I=rgb2gray(I);subplot(221),imshow(I);title('原图像');s=fftshift(fft2(I));subplot(223),imshow(abs(s),[]);title('图像傅里叶变换所得频谱');subplot(224),imshow(log(abs(s)),[]);title('图像傅里叶变换取对数所得频谱');[a,b]=size(s);a0=round(a/2);b0=round(b/2);d=10;for i=1:afor j=1:bdistance=sqrt((i-a0)^2+(j-b0)^2);if distance<=d h=1;else h=0;end;s(i,j)=h*s(i,j);end;end;s=uint8(real(ifft2(ifftshift(s))));subplot(222),imshow(s);title('低通滤波所得图像');I=imread('couple.bmp');Hd=ones(size(I));Hd(r>0.2)=0;figuresurf(Hd,'Facecolor','interp','Edgecolor','none','Facelighting','phong');%画三维曲面（色）图1.1.2理想低通滤波器实践结果截图：1.2.1 Butterworth低通滤波器实践代码：clear all;I1=imread('girl.bmp');subplot(221),imshow(I1);xlabel('(a)原始图像');f=double(I1);%数据类型转换g=fft2(f);%图像傅里叶转换g=fftshift(g);%傅里叶变换平移F2=log(abs(g));%对傅里叶变换结果取绝对值，然后取对数subplot(222),imshow(F2,[],'InitialMagnification','fit');%将计算后的矩阵用图像表示colormap(jet);%设置色彩索引图colorbar %显示色彩索引条xlabel('(b)原始图像的傅里叶变换图像');[N1,N2]=size(g);%傅里叶变换图像尺寸n=2;%参数赋初始值d0=5;n1=fix(N1/2);%数据圆整n2=fix(N2/2);%数据圆整for i=1:N1 %遍历图像像素for j=1:N2d=sqrt((i-n1)^2+(j-n2)^2);if d==0h=0;elseh=1/(1+(d/d0)^(2*n));endresult(i,j)=h*g(i,j);% 图像矩阵计算处理endendF3=log(abs(result)); %对傅里叶变换结果取绝对值，然后取对数subplot(223),imshow(F3,'InitialMagnification','fit');colormap(jet);%设置色彩索引图colorbar %显示色彩索引条xlabel('(c)滤波后的傅里叶变换图像')result=ifftshift(result);X2=ifft2(result);X3=uint8(real(X2));subplot(224),imshow(X3)xlabel('(d)Butterworth低通滤波图像');I1=imread('couple.bmp');[f1,f2]=freqspace(size(I1),'meshgrid');D=0.3;r=f1.^2+f2.^2;n=4;for i=1:size(I1,1)for j=1:size(I1,2)t=r(i,j)/(D*D);Hd(i,j)=1/(t^n+1);endendsurf(Hd,'Facecolor','interp','Edgecolor','none','Facelighting','phong');% 画三维曲面（色）图1.2.2 Butterworth低通滤波器实践结果截图：1.3.1 高斯低通滤波器实践代码：IA=imread('girl.bmp');[f1,f2]=freqspace(size(IA),'meshgrid');D=100/size(IA,1);r=f1.^2+f2.^2;Hd=ones(size(IA));for i=1:size(IA,1)for j=1:size(IA,2)t=r(i,j)/(D*D);Hd(i,j)=exp(-t);endendY=fft2(double(IA));Y=fftshift(Y);Ya=Y.*Hd;Ya=ifftshift(Ya);Ia=real(ifft2(Ya));figuresubplot(2,2,1),imshow(uint8(IA));title('原图像');subplot(2,2,2),imshow(uint8(Ia));title('高斯低通滤波处理');figuresurf(Hd,'Facecolor','interp','Edgecolor','none','Facelighting','phong'); % 画三维曲面（色）图1.3.2 高斯低通滤波器实践结果截图：。

基于matlab的高阶低通滤波器的设计

本科毕业设计题目：基于matlab 的高阶低通滤波器的设计姓名院系专业年级学号指导教师2012年5月3日独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文(设计)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

此声明的法律后果由本人承担。

作者签名:二〇一年月日毕业论文（设计）使用授权声明本人完全了解鲁东大学关于收集、保存、使用毕业论文（设计）的规定。

本人愿意按照学校要求提交论文（设计）的印刷本和电子版，同意学校保存论文（设计）的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存论文（设计）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布论文（设计）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。

（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者（签名）：二〇一年月日毕业设计选题报告学院信息与电气工程学院专业计算机科学与技术学号姓名一、二、三、内容包含：文献综述、外文资料翻译的要求，开题报告撰写的要求，查阅文献资料的要求，设计工作要求，写作格式要求，纪律要求，以及设计中注意的问题和其他方面的要求等，100字左右。

四、主要参考文献[1] 刘涛. 小型网站架设设计[M]. 北京：中国铁道出版社，2004.[2] 温明. ASP网站建设实录[M] . 北京：希望电子出版社，2005.六、毕业设计任务下达书于年月日发出。

毕业设计应于年月日前完成后交指导教师，由指导教师评阅后提交毕业设计答辩委员会。

七、毕业设计任务下达书一式两份，一份给学生，一份留学院存档。

指导教师：签发于年月日分管院长：签发于年月日注：1、论文（设计）总成绩=指导教师评定成绩（50%）+评阅人评定成绩（20%）+答辩成绩（30%）2、将总成绩由百分制转换为五级制，填入本表相应位置。

matlab低通滤波器设计

matlab低通滤波器设计
matlab低通滤波器设计：
1、使用matlab设计低通滤波器的方法
(1) 首先根据低通滤波器的频率响应要求，计算滤波器构成要素的参数；
(2) 确定滤波器所要采用的元件模型，选择常用的元件模型；
(3) 使用matlab构筑出低通滤波器的模型和原理图；
(4) 根据原理图推导出滤波器的传递函数，使用matlab计算滤波器的频率响应，绘制出滤波器的频率响应曲线；
(5) 分析滤波器的传递特性，观察是否符合要求，如果不符合要求，可以调整模型的参数，重新计算滤波器的频率响应，直到满足频率响应要求为止。

2、使用matlab构件低通滤波器所需要的工具
(1) matlab控制环境，用于控制滤波器的构筑和参数的设定；
(2) Matlab编程工具，用于实现计算滤波器构件的算法；
(3) Matlab图形操作工具，用于绘制滤波器的理论响应曲线；
(4) Matlab仿真工具，用于检查滤波器的理论分析结果。

3、低通滤波器的优势
(1) 低通滤波器对频率低于截止频率的信号又较低的衰减率，因此保证低频信号的精度；
(2) 滤波器设计简单，而且可以采用大量元件来实现；
(3) 低通滤波器的频率响应特性主要取决于滤波器的电路结构，使用matlab设计的低通滤波器可以很容易的设定符合自己要求的参数。