实验4 基于MATLAB的FIR数字滤波器设计
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、实验目旳：1、加深对窗函数法设计FIR 数字滤波器旳基本原理旳理解。
2、学习用MATLAB 语言旳窗函数法编写设计FIR 数字滤波器旳程序。
3、理解MATLAB 语言有关窗函数法设计FIR 数字滤波器旳常用函数用法。
二、实验原理：1、用窗函数法设计FIR 数字滤波器 FIR 数字滤波器旳系统函数为N-1-n n=0H(z)=h(n)z ∑这个公式也可以当作是离散LSI 系统旳系统函数M-m -1-2-mmm=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 z1+a z ∑∑ 分母a 0为1，其他a k 全都为0时旳一种特例。
由于极点所有集中在零点，稳定和线性相位特性是FIR 滤波器旳突出长处，因此在实际中广泛使用。
FIR 滤波器旳设计任务是选择有限长度旳h(n)，使传播函数H(e j ω)满足技术规定。
重要设计措施有窗函数法、频率采样法和切比雪夫等波纹逼近法等。
本实验重要简介窗函数法。
用窗函数法设计FIR 数字滤波器旳基本环节如下：（1）根据过渡带和阻带衰减指标选择窗函数旳类型，估算滤波器旳阶数N 。
（2）由数字滤波器旳抱负频率响应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实现抱负数字低通滤波器单位脉冲响应旳求解。
程序清单如下：function hd=ideal_lp(wc,N) %点0到N-1之间旳抱负脉冲响应%wc=截止频率（弧度）%N=抱负滤波器旳长度tao=(N-1)/2;n=[0:(N-1)];m=n-tao+eps; %加一种小数以避免0作除数hd=sin(wc*m)./(pi*m);其他选频滤波器可以由低通频响特性合成。
如一种通带在ωc1～ωc2之间旳带通滤波器在给定N值旳条件下，可以用下列程序实现：Hd=ideal_lp(wc2,N)-ideal_lp(wc1,N)（3）计算数字滤波器旳单位冲激响应h(n)=w(n)h d(n)。
Matlab设计FIR数字滤波器
FIR数字滤波器专业：学号：XX：一课题目的：1学会使用Matlab的各项功能。
2学会把自己在课堂上学习的知识运用到实践当中。
3了解利用Matlab设计FIR数字滤波器的基本方法。
4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。
5提高自己对于新知识的学习能力及进行实际操作的能力。
二课题要求：在信号处理过程中所处理的信号往往混有噪音，从接受到的信号中消除或减弱噪音是信号处理过程中十分重要的问题。
根据有用信号和噪音的不同特性，提取有用信号的过程称为滤波，实现滤波功能的系统称为滤波器。
而数字滤波器又是滤波器中运用极为广泛的一种滤波器。
数值滤波技术是数字信号处理的一个重要组成部分，滤波器的设计是信号处理的核心问题之一。
FIR数字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。
要求通过网络及各种资料解决实际问题设计一个符合要求的FIR数字滤波器。
三课题内容：数字滤波器和模拟滤波器有着相同的滤波概念,根据其频率响应特性可分为低通、高通、带通、带阻等类型。
与模拟滤波器相比,数字滤波器除了具有数字信号处理固有优点外,还有滤波精度高、稳定性好、灵活性强等优点。
在数字信号处理中,由于信号中经常混有各种复杂成分，所以很多信号分析都是基于滤波器而进行的，FIR数字滤波器在数字信号处理中发挥着重要作用，采用Matlab软件对FIR数字滤波器进行仿真设计，简化了设计中繁琐的计算。
设计中采用窗函数法，频率采样法和优化设计方法，通过调用Matlab函数设计FIR数字滤波器。
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。
最后录制一段语音信号，并对录制的信号进行采样和加噪，绘制出采样后语音信号的时域波形和频谱图，然后用所设计的滤波器对加噪后的信号进行滤波，绘制出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化。
实验四 参考 基于MATLAB的FIR数字滤波器设计
实验4 基于MATLAB 的FIR 数字滤波器设计一、 实验目的（1） 加深对数字滤波器的常用指标理解。
（2） 学习数字滤波器的设计方法。
二、 实验原理 低通滤波器1()1()P P P SS H H δδδπ⎧-≤Ω≤+Ω≤Ω⎪⎨Ω≤Ω≤Ω≤⎪⎩低通滤波器的常用指标：1、 通带边缘频率P Ω，2、 阻带边缘频率SΩ ，3、 通带起伏P δ，4、通带峰值起伏])[1(log2010dB p pδα--=，5、阻带起伏sδ，最小阻带衰减])[(log 2010dB s S δα-=。
三、 要求 （1）在MA TLAB 中，熟悉函数fir1、kaiserord 、remezord 、remez 的使用；B = fir1(n,Wn,'high','noscale')设计滤波器；[n,Wn,beta,ftype] = kaiserord(f,a,dev)估计滤波器阶数；[n,fo,ao,w] = remezord (f,a,dev ,fs)计算等波纹滤波器阶数n 和加权函数w(ω)； B=remez(n,f,a)进行等波纹滤波器的设计（2）阅读附录中的实例，学习FIR 滤波器的设计方法及其在MA TLAB 中的实现；（3）给出FIR 数字滤波器的冲激响应，绘出它们的幅度和相位频响曲线，讨论它们各自的实现形式和特点。
四、 实验内容利用MA TLAB 编程，分别用窗函数法和等波纹滤波器法设计两种FIR 数字滤波器，指标要求如下：通带边缘频率：π45.01=ΩP ，π65.02=ΩP ，通带峰值起伏：][1dB p≤α。
阻带边缘频率：π3.01=ΩS ，π75.02=ΩS ，最小阻带衰减：][40dB S ≥α。
附录：例1 用凯塞窗设计一FIR 低通滤波器，通带边界频率π3.0=Ωp ，阻带边界频率π5.0=Ωs ，阻带衰减 不小于50dB 。
S Ω-PΩ-P SΩPassband StopbandTransitionbandFig 1 Typical magnitudespecification for a digital LPF解首先由过渡带宽和阻带衰减来决定凯塞窗的N和π2.0=Ω-Ω=∆Ωps，，上图给出了以上设计的频率特性，(a) 为N=30直接截取的频率特性(b)为凯塞窗设计的频率特性。
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。
基于MATLAB的FIR和IIR数字滤波器的设计
基于MATLAB的FIR和IIR数字滤波器的设计一、本文概述随着数字信号处理技术的飞速发展，数字滤波器作为其中的核心组件，已经广泛应用于通信、音频处理、图像处理、生物医学工程等诸多领域。
在数字滤波器中，有限脉冲响应（FIR）滤波器和无限脉冲响应（IIR）滤波器是最常见的两种类型。
它们各自具有独特的优点和适用场景，因此，对这两种滤波器的深入理解和设计掌握是工程师和研究人员必备的技能。
本文旨在通过MATLAB这一强大的工程计算工具，详细介绍FIR 和IIR数字滤波器的设计原理、实现方法以及对比分析。
我们将简要回顾数字滤波器的基本概念和分类，然后重点阐述FIR和IIR滤波器的设计理论，包括窗函数法、频率采样法、最小均方误差法等多种设计方法。
接下来，我们将通过MATLAB编程实现这些设计方法，并展示如何根据实际应用需求调整滤波器参数以达到最佳性能。
本文还将对FIR和IIR滤波器进行性能对比，分析它们在不同应用场景下的优缺点，并提供一些实用的设计建议。
我们将通过几个典型的应用案例，展示如何在MATLAB中灵活应用FIR和IIR滤波器解决实际问题。
通过阅读本文，读者将能够深入理解FIR和IIR数字滤波器的设计原理和实现方法，掌握MATLAB在数字滤波器设计中的应用技巧，为未来的工程实践和研究工作打下坚实的基础。
二、FIR滤波器设计有限脉冲响应（FIR）滤波器是一种数字滤波器，其特点是其脉冲响应在有限的时间后为零。
因此，FIR滤波器是非递归的，没有反馈路径，从而保证了系统的稳定性。
在设计FIR滤波器时，我们主要关注的是滤波器的阶数、截止频率和窗函数的选择。
在MATLAB中，有多种方法可以用来设计FIR滤波器。
其中，最常用的方法是使用fir1函数，该函数可以设计一个线性相位FIR滤波器。
该函数的基本语法是b = fir1(n, Wn)，其中n是滤波器的阶数，Wn是归一化截止频率，以π为单位。
该函数返回一个长度为n+1的滤波器系数向量b。
实验四FIR数字滤波器设计与软件实现
实验四FIR数字滤波器设计与软件实现
实验目的：
掌握FIR数字滤波器的设计与软件实现方法，了解滤波器的概念与基
本原理。
实验原理：
FIR数字滤波器全称为有限脉冲响应数字滤波器，其特点是具有有限
长度的脉冲响应。
滤波器通过一系列加权系数乘以输入信号的延迟值，并
将这些值相加得到输出信号。
FIR滤波器的频率响应由滤波器系数所决定。
实验步骤：
1.确定所需的滤波器的设计规格，包括截止频率、通带波纹、阻带衰
减等。
2.选择适当的滤波器设计方法，如窗函数、最佳近似法、最小二乘法等。
3.根据所选方法，计算滤波器的系数。
4.在MATLAB环境下，使用滤波器的系数实现滤波器。
5.输入所需滤波的信号，经过滤波器进行滤波处理。
6.分析输出的滤波信号，观察滤波效果是否符合设计要求。
实验要求：
1.完成FIR数字滤波器的设计和软件实现。
2.对比不同设计方法得到的滤波器性能差异。
3.分析滤波结果，判断滤波器是否满足设计要求。
实验器材与软件：
1.个人电脑；
2.MATLAB软件。
实验结果：
根据滤波器设计规格和所选的设计方法，得到一组滤波器系数。
通过
将滤波器系数应用于输入信号，得到输出滤波信号。
根据输出信号的频率
响应、通带波纹、阻带衰减等指标，评估滤波器的性能。
实验注意事项：
1.在选择设计方法时，需要根据滤波器要求和实际情况进行合理选择。
2.在滤波器实现过程中，需要注意滤波器系数的计算和应用。
3.在实验过程中，注意信号的选择和滤波结果的评估方法。
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。
FIR数字滤波器设计实验_完整版
FIR数字滤波器设计实验_完整版本实验旨在设计一种FIR数字滤波器，以滤除信号中的特定频率成分。
下面是完整的实验步骤：材料：-MATLAB或其他支持数字信号处理的软件-计算机-采集到的信号数据实验步骤：1.收集或生成需要滤波的信号数据。
可以使用外部传感器采集数据，或者在MATLAB中生成一个示波器信号。
2. 在MATLAB中打开一个新的脚本文件，并导入信号数据。
如果你是使用外部传感器采集数据，请将数据以.mat文件的形式保存，并将其导入到MATLAB中。
3.对信号进行预处理。
根据需要，你可以对信号进行滤波、降噪或其他预处理操作。
这可以确保信号数据在输入FIR滤波器之前处于最佳状态。
4.确定滤波器的设计规范。
根据信号的特性和要滤除的频率成分，确定FIR滤波器的设计规范，包括滤波器的阶数、截止频率等。
你可以使用MATLAB中的函数来帮助你计算滤波器参数。
5. 设计FIR滤波器。
使用MATLAB中的fir1函数或其他与你所使用的软件相对应的函数来设计满足你的规范条件的FIR滤波器。
你可以选择不同的窗函数（如矩形窗、汉宁窗等）来平衡滤波器的频域和时域性能。
6. 对信号进行滤波。
将设计好的FIR滤波器应用到信号上，以滤除特定的频率成分。
你可以使用MATLAB中的conv函数或其他相应函数来实现滤波操作。
7.分析滤波效果。
将滤波后的信号与原始信号进行比较，评估滤波效果。
你可以绘制时域图、频域图或其他特征图来分析滤波效果。
8.优化滤波器设计。
如果滤波效果不理想，你可以调整滤波器设计参数，重新设计滤波器，并重新对信号进行滤波。
这个过程可能需要多次迭代，直到达到最佳的滤波效果。
9.总结实验结果。
根据实验数据和分析结果，总结FIR滤波器设计的优点和缺点，以及可能的改进方向。
通过完成以上实验步骤，你将能够设计并应用FIR数字滤波器来滤除信号中的特定频率成分。
这对于许多信号处理应用都是非常重要的，如音频处理、图像处理和通信系统等。
毕业设计——基于matlab的FIR数字滤波器设计73426
毕业设计任务书设计题目：基于MATLAB的IIR数字滤波器设计专业：通信工程班级学号：姓名：指导教师：设计期限：2012年3月 5日开始2012年5月20日结束院、系：信息工程学院2012年3月7日一、毕业设计的目的1、通过毕业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、在毕业设计的过程中基本掌握了Matlab编译程序的基本方法。
4、提高自己的自学能力和动手能力。
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、频率抽样法设计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。
最后找一段语音信号，并对此信号进行采样和加噪，绘制出采样后语音信号的时域波形和频谱图，然后用所设计的滤波器对加噪后的信号进行滤波，绘制出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化。
三、重点研究问题基于Matlab的FIR数字滤波器的基本设计方法，能够根据性能指标要求独立灵活地进行滤波器的设计。
四、主要技术指标或主要设计参数（1）滤波器类型（2）滤波器阶数和采样频率（3）通带和阻带截止频率（4）通带和阻带衰减五、设计成果要求1、完成毕业设计书文档2、完成程序的编译和调试3、对程序主要语句做出注释本科生毕业设计（论文）开题报告基于Matlab的FIR数字滤波器设计摘要：在数字信号处理中 ,由于信号中经常混有各种复杂成分，所以很多信号分析都是基于滤波器而进行的，因此数字滤波器占有极其重要的地位。
在数字控制系统中输入信号中所含的干扰对系统的性能会产生很大的影响，因此需要对输入信号进行处理，以提取有用信号。
有限长冲激响应（FIR）滤波器在数字信号处理中发挥着重要作用，采用Matlab软件对FIR数字滤波器进行仿真设计，简化了设计中繁琐的计算。
fir数字滤波器设计实验报告
fir数字滤波器设计实验报告FIR数字滤波器设计实验报告概述数字滤波器是数字信号处理中的重要组成部分，广泛应用于音频、图像、视频等领域。
其中，FIR数字滤波器是一种常见的数字滤波器，具有线性相位、稳定性好、易于实现等优点。
本实验旨在设计一种基于FIR数字滤波器的信号处理系统，实现对信号的滤波和降噪。
实验步骤1. 信号采集需要采集待处理的信号。
本实验采用的是模拟信号，通过采集卡将其转换为数字信号，存储在计算机中。
2. 滤波器设计接下来，需要设计FIR数字滤波器。
为了实现对信号的降噪，我们选择了低通滤波器。
在设计滤波器时，需要确定滤波器的阶数、截止频率等参数。
本实验中，我们选择了8阶低通滤波器，截止频率为500Hz。
3. 滤波器实现设计好滤波器后，需要将其实现。
在本实验中，我们采用MATLAB 软件实现FIR数字滤波器。
具体实现过程如下：定义滤波器的系数。
根据滤波器设计的公式，计算出系数值。
利用MATLAB中的filter函数对信号进行滤波。
将采集到的信号作为输入，滤波器系数作为参数，调用filter函数进行滤波处理。
处理后的信号即为滤波后的信号。
4. 结果分析需要对处理后的信号进行分析。
我们可以通过MATLAB绘制出处理前后的信号波形图、频谱图，比较它们的差异，以评估滤波器的效果。
结果显示，经过FIR数字滤波器处理后，信号的噪声得到了有效的降低，滤波效果较好。
同时，频谱图也显示出了滤波器的低通特性，截止频率处信号衰减明显。
结论本实验成功设计并实现了基于FIR数字滤波器的信号处理系统。
通过采集、滤波、分析等步骤，我们实现了对模拟信号的降噪处理。
同时，本实验还验证了FIR数字滤波器的优点，包括线性相位、稳定性好等特点。
在实际应用中，FIR数字滤波器具有广泛的应用前景。
基于MATLAB的希尔伯特fir滤波器设计
本科毕业设计（论文）题目基于MATLAB的希尔伯特FIR滤波器设计_姓名专业电子科学与技术学号指导教师张庆辉郑州科技学院电气工程学院二○一四年五月目录摘要 (I)ABSTRACT (II)前言 (IV)1 设计的目的与意义 (1)2 Matlab概述 (3)2.1 MATLAB语言的发展 (3)2.2 MATLAB的主要功能 (3)2.3 matlab的程序结构 (4)3 希尔伯特变换的基本原理 (5)3.1希尔伯特变换的定义 (6)3.1.1 卷积积分 (6)相位 (6)3.1.2 23.1.3 解析信号的虚部 (7)3.2 希尔伯特变换的性质 (8)3.2.1 线性性质 (8)3.2.2 移位性质 (8)3.2.3 希尔伯特变换的希尔伯特变换 (8)3.2.4 逆希尔伯特变换 (8)3.2.5 奇偶特性 (9)3.2.6 能量守恒 (9)3.2.7 正交性质 (9)3.2.8 调制性质 (9)3.2.9 卷积性质 (10)4 Fir滤波器的基本原理及设计方法 (11)4.1 Fir滤波器的基本原理及其特点 (12)4.1.1 FIR数字滤波器的基本原理 (12)4.1.2 FIR滤波器的基本特点 (12)4.2 FIR数字滤波器的设计 (13)5 希尔伯特fir滤波器 (14)6 希尔伯特变换的应用 (18)6.1 希尔伯特变换在探地雷达数据处理中的应用 (18)6.1.1 公式 (18)6.1.2 算法 (19)6.2 数字I-Q下变频器 (20)6.2.1 希尔伯特变换 (21)6.2.2 基于希尔伯特变换的数字I-Q下变频器 (22)6.3 希尔伯特变换在解调中的应用 (22)6.3.1 希尔伯特变换 (22)6.3.2 在解调中的应用 (23)6.3.3 解调性能分析 (24)7 希尔伯特变换器的Matlab设计 (26)7.1 直接程序法 (26)7.2 利用FDATool工具设计法 (27)7.3 希尔伯特变换器的效果验证 (31)结论 (33)前景展望 (34)致谢 (35)参考文献 (36)附录 (37)基于MATLAB的希尔伯特FIR滤波器设计摘要在通信系统中，经常需要对一个信号进行正交分解,即分解为同相分量和正交分量，并能有效地提取复杂信号的瞬时参数——瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率。
基于MATLAB的FIR数字滤波器设计
基于MATLAB的FIR数字滤波器设计江楠;李伟【摘要】文中针对传统FIR滤波器设计方法繁琐,设计步骤和过程繁杂,且设计好滤波器之后,不能直观快速修改滤波器参数来观察滤波器变化,设计了基于MATLAB 的FIR数字滤波器.MATLAB功能强大,在进行有限脉冲响应滤波器(FIR)设计时,利用FDATool工具,根据不同需求,设计出不同的滤波功能.其能够快速处理目标函数,并将实时处理的结果曲线和目标函数进行理论对比,可以做到实时修改,使滤波器的设计更加方便、快捷、直观、节省时间.文中以FIR滤波器设计为例,对信号中噪声做出了处理,并用MATLAB进行了仿真,验证了理论的实现.%The for traditional FIR filter design method is tedious , complicated design steps and processes, and well designed filter cannot directly modify filter parameters to observe change filter, the design of the FIR digital filter based on MATLAB. MATLAB function is very powerful , in the finite impulse response filter (FIR) design, the use of FDATool tools, according to different needs, the design of different filtering functions. It can quickly deal with the objective function and theoretical comparison of the real-time processing of the curve and the objective function , can achieve real-time modification and enable the design of the filter is more convenient, fast and intuitive, save time. This paper takes the design of FIR filter as an example, and makes the processing of noise in the signal. The simulation is carried out with MATLAB, and the realization of the theory is verified.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2017(025)014【总页数】4页(P187-189,193)【关键词】MATLAB;FIR数字滤波器;仿真【作者】江楠;李伟【作者单位】1550部队辽宁大连 116023;1550部队辽宁大连 116023【正文语种】中文【中图分类】TN713.7随着数字技术的发展，数字信号处理被广泛研究，数字信号处理的应用也涉及到各个方面，通信中的编码解码、自动控制、语音识别和图像处理等[1]。
FIR数字滤波器的Matlab实现
FIR数字滤波器的Matlab实现一、实验目的1、学习用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理及其设计步骤；2、学习编写数字滤波器的设计程序的方法，并能进行正确编程；三、实验内容与步骤，阻带边界频率1、设计一FIR低通滤波器，通带边界频率π3.0Ω=pπ5.0，阻带衰减不小于50dB。
=Ωs程序代码与仿真图分别见下：clear all;Wp=0.3*pi;Ws=0.5*pi;tr_width=Ws-Wp;%过渡带宽度N=ceil(6.6*pi/tr_width)+1%滤波器长度n=0:1:N-1;Wc=(Ws+Wp)/2; %理想低通滤波器的截止频率hd=ideal_lp1(Wc,N); %理想低通滤波器的单位冲激响应w_ham=(hamming(N))';%海明窗h=hd.*w_ham; %截取得到实际的单位脉冲响应[db,mag,pha,w]=freqz_m2(h,[1]); %计算实际滤波器的幅度响应delta_w=2*pi/1000;Ap=-(min(db(1:1:Wp/delta_w+1))); %实际通带纹波As=-round(max(db(Ws/delta_w+1:1:501))); %实际阻带纹波subplot(2 2 1);stem(n,hd);title('理想单位脉冲响应hd(n)');subplot(2 2 2);stem(n,w_ham);title('海明窗w(n)');subplot(2 2 3);stem(n,h);title('实际单位脉冲响应hd(n)');10203040理想单位脉冲响应hd(n)010203040海明窗w(n)10203040实际单位脉冲响应hd(n)0.51-100-50幅度响应(dB)subplot(2 2 4);plot(w/pi,db);title('幅度响应(dB)');axis([0,1,-100,10]); function[db,mag,pha,w]=freqz_m2(b,a) [H,w]=freqz(b,a,1000,'whole'); H=(H(1:1:501))'; w=(w(1:1:501))';mag=abs(H); db=20*log10((mag+eps)/max(mag)); pha=angle(H);function hd=ideal_lp1(Wc,N);所调用的函数 alpha=(N-1)/2; n=0:1:N-1; m=n-alpha+eps; hd=sin(Wc*m)./(pi*m);2、设计一个数字带通滤波器，指标要求如下：通带边缘频率：π45.01=ΩP ，π65.02=ΩP ，通带峰值起伏：][1dB p ≤α。
基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计
ｐ ｅ Ｏ ｔ ｄｉ ｔ ｆｉ ｔｅ ｄｅｓ ｇｎ ａｓ ｕｎｉ ｏｗ ｒ ｆ ｈｅ ｇｉ ａ１ ｌ ｒ ｉ ｈ ａ ｑｕｅ ｄＶ ｎｔ ｅ ｆ ａ ａ ａｇ ｏ ｔｈ ｃｏ ｌｅ ｏ Ｏ ｔ ｅ ｅｓ ｇｎ ｅ ｍｐ ｔｉ ｎ ｆ ｈ ｄ ｉ ｏｆ ｃＯ ｕｔ ｎｇ ｍｐ ｉ ａｎ ｄ
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（ｎ ｔｔ ｔ ｆ Ｔ ｃｎ ｌ ｇ ， ａ ｎ ｎＮ ｒ ａ ｏ ｌ ｇ ，Ｊ ａ ｇ ｉ Ｇ ｎ ｈｕ ３ １Ｏ ） Ｉｓ ｉ ｕ ｅ０ ｅ ｈ ｏ ０ ｙ Ｇ ｎａ ｏ ｍ ｌ ｃ ｌｅ ｅ ｉ ｎ ｘ ａ ｚ ｏ ４ ＯＯ
摘
要 ：ＦＲ数字滤波器 是数 字滤波器 系统 中常见的滤波器 ， Ｉ 本文介 绍通过 采用频率抽样设计法来设计 ＦＲ数字滤波器 ， Ｉ
ｇｒ ｐｈｉ ｓ ｅｎ ｒｉ ａ ｃ ｒ ｄｅ ｎｇ， ｔｈ ｄ ｉ ０ ｔ ｅ Ｏｖ ｅ ｅｓ ｇｎ ｆ ｈ １ 、 —ｐａ ｆｉ ｅ ｆ ｑ ｎｃ ｃ ａｒ ｔｅ ｓ ｃｓ ｆ ｓｉ ｌ ｉｏ ａ ａｎ ｙｓ ｓｓ １ｔ ｒ ｒｅ ｕｅ ｙ ｈ ａｃ ｒｉ ｔｉ Ｏ ｍｕ ａｔ ｎ ｎｄ ａｌ ｉｓ ｓｈ ｗｅ ｔ ｔ Ｏ ｄ ｈａ ｕｔ ｉｚ Ｍ Ｌ ｔ ｄｅ ｇ Ｄｉ ｔ Ｆｉ１ ｅ ｎｇ ｓ ｉｌ ｅ ＡＴ ＡＢ Ｏ ｓｉ ｎ ｇｉ ａ１ ｔ ｒｉ ｉ ｓｉ ｍｐｌ ｅ ａｎｄ ｃＯ ｅｎ ｅｎ ｎＶ ｉ ｔ．
利用 ＨＴＡ 语言 的强大功 能和在数字滤波器设 计上具有 的独特优势完成设计 中的计算 与图形的绘 制。对所设计 的低 通滤 波 ＡＬＢ 器 的仿 真和 频率特性分析表 明， 利用 Ｈ ＴＡ 来设 计数 字滤波器简单、 ＡＬＢ 方便。
关键词 ：Ｉ 数 字滤波器： Ａ ＬＢ ＦＲ Ｈ ＴＡ ；频率抽样法
fir数字滤波器设计实验报告
fir数字滤波器设计实验报告fir数字滤波器设计实验报告引言：数字滤波器是一种广泛应用于信号处理和通信系统中的重要工具。
其中，有一类常见的数字滤波器是FIR（Finite Impulse Response）数字滤波器。
FIR数字滤波器具有线性相位特性、稳定性好、易于设计和实现等优点，被广泛用于音频处理、图像处理、通信系统等领域。
本实验旨在通过设计一个FIR数字滤波器，探索其设计原理和实际应用。
一、实验目的本实验的目的是通过设计一个FIR数字滤波器，实现对特定信号的滤波处理。
具体来说，我们将学习以下几个方面的内容：1. FIR数字滤波器的基本原理和特点；2. FIR数字滤波器的设计方法和流程；3. 使用MATLAB软件进行FIR数字滤波器的设计和仿真。
二、实验原理1. FIR数字滤波器的基本原理FIR数字滤波器是一种线性时不变系统，其输出仅与当前输入和过去若干个输入有关，没有反馈回路。
这种特性使得FIR数字滤波器具有线性相位特性，适用于对信号的频率响应要求较高的应用场景。
FIR数字滤波器的输出可以通过卷积运算来计算，即将输入信号与滤波器的冲激响应进行卷积运算。
2. FIR数字滤波器的设计方法FIR数字滤波器的设计方法有很多种，常见的包括窗函数法、频率采样法和最优化方法等。
在本实验中，我们将使用窗函数法进行FIR数字滤波器的设计。
窗函数法的基本思想是将理想滤波器的频率响应与一个窗函数相乘，从而得到实际可实现的滤波器。
三、实验步骤1. 确定滤波器的设计要求在设计FIR数字滤波器之前，我们首先需要明确滤波器的设计要求。
包括滤波器的通带、阻带、过渡带的频率范围和响应要求等。
2. 选择窗函数和滤波器的阶数根据设计要求，选择合适的窗函数和滤波器的阶数。
常见的窗函数有矩形窗、汉宁窗、汉明窗等。
不同的窗函数对滤波器的性能有一定影响，需要根据实际情况进行选择。
3. 计算滤波器的冲激响应利用所选窗函数和滤波器的阶数，计算滤波器的冲激响应。
基于MATLAB的希尔伯特fir滤波器设计
本科毕业设计（论文）题目基于MATLAB的希尔伯特FIR滤波器设计_姓名专业电子科学与技术学号指导教师张庆辉郑州科技学院电气工程学院二○一四年五月目录摘要.............................................................................................................................. ABSTRACT . (I)前言..................................................................................................................................1 设计的目的与意义 02 Matlab概述 (2)2.1 MATLAB语言的发展 (2)2.2 MATLAB的主要功能 (2)2.3 matlab的程序结构 (3)3 希尔伯特变换的基本原理 (4)3.1希尔伯特变换的定义 (5)3.1.1 卷积积分 (5)相位 (5)3.1.2 23.1.3 解析信号的虚部 (6)3.2 希尔伯特变换的性质 (7)3.2.1 线性性质 (7)3.2.2 移位性质 (7)3.2.3 希尔伯特变换的希尔伯特变换 (7)3.2.4 逆希尔伯特变换 (7)3.2.5 奇偶特性 (8)3.2.6 能量守恒 (8)3.2.7 正交性质 (8)3.2.8 调制性质 (8)3.2.9 卷积性质 (9)4 Fir滤波器的基本原理及设计方法 (10)4.1 Fir滤波器的基本原理及其特点 (11)4.1.1 FIR数字滤波器的基本原理 (11)4.1.2 FIR滤波器的基本特点 (11)4.2 FIR数字滤波器的设计 (12)5 希尔伯特fir滤波器 (13)6 希尔伯特变换的应用 (17)6.1 希尔伯特变换在探地雷达数据处理中的应用 (17)6.1.1 公式 (17)6.1.2 算法 (18)6.2 数字I-Q下变频器 (19)6.2.1 希尔伯特变换 (20)6.2.2 基于希尔伯特变换的数字I-Q下变频器 (21)6.3 希尔伯特变换在解调中的应用 (21)6.3.1 希尔伯特变换 (21)6.3.2 在解调中的应用 (22)6.3.3 解调性能分析 (23)7 希尔伯特变换器的Matlab设计 (25)7.1 直接程序法 (25)7.2 利用FDATool工具设计法 (26)7.3 希尔伯特变换器的效果验证 (30)结论 0前景展望 (1)致谢 (2)参考文献 (3)附录 (4)基于MATLAB的希尔伯特FIR滤波器设计摘要在通信系统中，经常需要对一个信号进行正交分解,即分解为同相分量和正交分量，并能有效地提取复杂信号的瞬时参数——瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率。
基于MATLAB与CCS的FIR滤波器的C语言实现
基于MATLAB与CCS的FIR滤波器的C语言实现FIR（Finite Impulse Response）滤波器是一种数字滤波器，其输出仅取决于有限长度的输入序列。
MATLAB和CCS都提供了强大的工具和函数来设计和实现FIR滤波器。
下面将以一个具体的例子来介绍如何使用MATLAB和CCS来实现FIR滤波器的C语言实现。
首先，在MATLAB中使用fir1函数进行FIR滤波器的设计：```matlabfs = 1000; % 采样频率fpass = 200; % 通带截止频率fstop = 250; % 阻带起始频率Rp=1;%通带最大纹波（dB）Rs=60;%阻带最小衰减（dB）%计算通带和阻带频率f1 = fpass / (fs / 2);f2 = fstop / (fs / 2);% 使用fir1函数设计FIR滤波器b = fir1(30, [f1 f2], 'stop', kaiser(31, 3));%输出滤波器系数```然后，使用MATLAB中的codegen函数将FIR滤波器系数转换为C代码：```matlabcodegen -config:dll FIRFilter -args {b} -report```这将生成一个名为FIRFilter.c的文件，在该文件中包含了FIR滤波器的C语言实现。
接下来，在CCS中创建一个新的project，并将FIRFilter.c文件添加到该project中。
在Source Files文件夹中右键单击，并选择“Add Existing Files to Project”，然后选择FIRFilter.c文件。
接着，点击Build按钮来编译并生成可执行文件。
最后，在CCS中使用FIR滤波器的C语言实现进行信号处理。
可以通过以下代码示例来实现：```c#include <stdint.h>#include "FIRFilter.h"#define BUFFER_SIZE 1000//输入信号int16_t inputSignal[BUFFER_SIZE];//输出信号int16_t outputSignal[BUFFER_SIZE];int main(void)//初始化输入信号//...//调用FIR滤波器实现函数FIRFilter(inputSignal, outputSignal, BUFFER_SIZE);//处理输出信号//...return 0;```上述代码中，首先定义了输入和输出信号的数组，然后在main函数中调用FIR滤波器实现函数，并传入输入和输出信号的数组以及信号的长度。
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实验4 基于MATLAB 的FIR 数字滤波器设计实验目的：加深对数字滤波器的常用指标和设计过程的理解。
实验原理：低通滤波器的常用指标：P P P for H Ω≤Ω+≤Ω≤-,1)(1δδπδ≤Ω≤Ω≤ΩS S for H ,)(通带边缘频率P Ω，阻带边缘频率S Ω ，通带起伏P δ，通带峰值起伏])[1(log 2010dB p pδα--=，阻带起伏s δ，最小阻带衰减])[(log 2010dB s S δα-=。
数字滤波器有IIR 和FIR 两种类型，它们的特点和设计方法不同。
在MATLAB 中，可以用b=fir1(N,Wn,’ftype’,taper) 等函数辅助设计FIR 数字滤波器。
N 代表滤波器阶数；Wn 代表滤波器的截止频率(归一化频率)，当设计带通和带阻滤波器时，Wn 为双元素相量；ftype 代表滤波器类型，如’high ’高通，’stop ’带阻等；taper 为窗函数类型，默认为海明窗，窗系数需要实现用窗函数blackman, hamming,hanning chebwin, kaiser 产生。
S PP SPassband StopbandTransition bandFig 1 Typical magnitude specification for a digital LPF例1 用凯塞窗设计一FIR低通滤波器，通带边界频率π3.0，阻带边界频Ω=p，阻带衰减不小于率π5.0Ω=s50dB。
解首先由过渡带宽和阻带衰减来决定凯塞窗的N和π2.0=Ω-Ω=∆Ωps ，，上图给出了以上设计的频率特性，(a) 为N=30直接截取的频率特性(b)为凯塞窗设计的频率特性。
凯塞窗设计对应的MATLAB程序为：wn=kaiser(30,4.55);nn=[0:1:29];alfa=(30-1)/2;hd=sin(0.4*pi*(nn-alfa))./(pi*(nn-alfa));h=hd.*wn;[h1,w1]=freqz(h,1);或者：b = fir1(29,0.4,kaiser(30,4.55));[h1,w1]=freqz(b,1);plot(w1/pi,20*log10(abs(h1)));axis([0,1,-80,10]);grid;xlabel('归一化频率/ ') ;ylabel('幅度/dB') ;还可以使用[n,Wn,beta,ftype] = kaiserord(f,a,dev)函数来估计滤波器阶数等，得到凯塞窗滤波器：fcuts = [0.3 0.5]; %归一化频率omega/pimags = [1 0];devs = [0.05 10^(-2.5)];[n,Wn,beta,ftype] = kaiserord(fcuts,mags,devs); %计算出凯塞窗N，beta的值hh = fir1(n,Wn,ftype,kaiser(n+1,beta),'noscale');freqz(hh);实际中，一般调用MATLAB信号处理工具箱函数remezord来计算等波纹滤波器阶数N和加权函数W(ω)，调用函数remez可进行等波纹滤波器的设计，直接求出滤波器系数。
函数remezord中的数组fedge 为通带和阻带边界频率，数组mval是两个边界处的幅值，而数组dev 是通带和阻带的波动，fs是采样频率单位为Hz。
例2 利用雷米兹交替算法设计等波纹滤波器，设计一个线性相位低通FIR数字滤波器，其指标为：通带边界频率f c=800Hz，阻带边界f r=1000Hz，通带波动阻带最小衰减At=40dB，采样频率f s=4000Hz。
解在MATLAB中可以用remezord 和remez两个函数设计，其结果如图2，MATLAB程序如下：fedge=[800 1000];mval=[1 0];dev=[0.0559 0.01];fs=4000;[N,fpts,mag,wt]=remezord(fedge,mval,dev,fs);b=remez(N,fpts,mag,wt);[h,w]=freqz(b,1,256);plot(w*2000/pi,20*log10(abs(h)));grid;xlabel('频率/Hz') ;ylabel('幅度/dB');一、实验内容： 利用MATLAB 编程设计一个数字带通滤波器，指标要求如下：通带边缘频率：π45.01=ΩP ，π65.02=ΩP ，通带峰值起伏：][1dB p ≤α。
阻带边缘频率：π3.01=ΩS ，π75.02=ΩS ，最小阻带衰减：][40dB S ≥α。
分别用窗函数法和等波纹滤波器法设计两种FIR 数字滤波器。
实验要求：给出FIR 数字滤波器的冲激响应，绘出它们的幅度和相位频响曲线，讨论它们各自的实现形式和特点。
1-1）用窗函数法实现：调用函数[n,wn,bta,ftype]=kaiserord （f ，a ，dev ，fs ）参数：f=[0.3 0.45 0.65 0.8]为对应数字频率π3.01=ΩS ，π45.01=ΩP ，π65.02=ΩP ，，π75.02=ΩSa=[0 1 0]为由f 指定的各个频带上的幅值向量，一般只有0和1表示；和f 长度关系为（2*a 的长度）—2=（f 的长度）devs=[0.01 0.1087 0.01]用于指定各个频带输出滤波器的频率响应与其期望幅值之间的最大输出误差或偏差，长度与a 相等，计算公式：阻带衰减误差=，通带波动衰减误差=fs缺省值为2HZ>> [n,wn,bta,ftype]=kaiserord([0.3 0.45 0.65 0.8],[0 1 0],[0.01 0.1087 0.01]);%用kaiserord函数估计出滤波器阶数n和beta参数>> h1=fir1(n,wn,ftype,kaiser(n+1,bta),'noscale');>> [hh1,w1]=freqz(h1,1,256);>> figure(1)>> subplot(2,1,1)>> plot(w1/pi,20*log10(abs(hh1)))>> grid>> xlabel('归一化频率w');ylabel('幅度/db');>> subplot(2,1,2)>> plot(w1/pi,angle(hh1))>> grid>> xlabel('归一化频率w');ylabel('相位/rad');h1 =Columns 1 through 80.0041 0.0055 -0.0091 -0.0018 -0.0056 -0.0000 0.0391 -0.0152 Columns 9 through 16-0.0381 0.0077 -0.0293 0.0940 0.0907 -0.2630 -0.0517 0.3500 Columns 17 through 24-0.0517 -0.2630 0.0907 0.0940 -0.0293 0.0077 -0.0381 -0.0152 Columns 25 through 310.0391 -0.0000 -0.0056 -0.0018 -0.0091 0.0055 0.0041图4-1如果直接用freqz(h1,1,256);画图得：1-2）用等波纹法设计：调用函数[n,fpts,mag,wt]=remezord(f，a，dev)f=[0.3 0.45 0.65 0.8]a=[0 1 0]dev=[0.01 0.1087 0.01]其含义同函数[n,wn,bta,ftype]=kaiserord（f，a，dev，fs）中的参数相同。
>> [n,fpts,mag,wt]=remezord([0.3 0.45 0.65 0.8],[0 1 0],[0.01 0.10870.01]);%用remezord函数估算出remez函数要用到的阶n、归一化频带边缘矢量fpts、频带内幅值响应矢量mag及加权矢量w，使remez 函数设计出的滤波器满足f、a及dev指定的性能要求。
>> h2=remez(n,fpts,mag,wt);%设计出等波纹滤波器>> [hh2,w2]=freqz(h2,1,256);>> figure(2)>> subplot(2,1,1)>> plot(w2/pi,20*log10(abs(hh2)))>> grid>> xlabel('归一化频率w');ylabel('幅度/db');>> subplot(2,1,2)>> plot(w2/pi,angle(hh2))>> grid>> xlabel('归一化频率w');ylabel('相位/rad');>> h2h2 =Columns 1 through 9-0.0013 0.0092 -0.0255 -0.0642 0.1177 0.0922 -0.2466 -0.0466 0.3116Columns 10 through 17-0.0466 -0.2466 0.0922 0.1177 -0.0642 -0.0255 0.0092 -0.0013图4-2 用freqz(h2,1,256);直接得图：二、对课本作业9.23画图。
2-1）用汉宁窗实现：1）手动计算>> n=0.001:58.001;>> hd=sin(0.18125*pi*(n-29))./(pi*(n-29));>> win=0.5+0.5*cos(2*pi*(n-29)/58);>> h1=2*cos(pi*(n-29)/2).*hd.*win;>> [hh1,w1]=freqz(h1,1,256);>> figure(1)>> subplot(2,1,1)>> plot(w1,20*log10(abs(hh1)))>> grid>> xlabel('数字频率w/rad');ylabel('幅度/db');>> subplot(2,1,2)>> plot(w1,angle(hh1))>> grid>> xlabel('数字频率w/rad');ylabel('相位/rad');图4-32-2）用自带的fir1函数：>> n=59;>> wn=[3/8 5/8];>> h2=fir1(n,wn,'bandpass',hann(n+1));>> [hh2,w2]=freqz(h2,1,256);>> figure(2)>> subplot(2,1,1)>> plot(w2,20*log10(abs(hh2)))>> xlabel('数字频率w/rad');ylabel('幅度/db');>> grid>> subplot(2,1,2)>> plot(w2,angle(hh2))>> xlabel('数字频率w/rad');ylabel('相角/rad');>> grid图4-42-3）用等波纹法设计：调用函数[n,fpts,mag,wt]=remezord(f，a，dev)f=[0.2625 0.375 0.625 0.7375]a=[0 1 0]dev=[0.01 0.1087 0.01]>> [n,fpts,mag,wt]=remezord([0.2625 0.375 0.625 0.7375],[0 1 0],[0.01 0.1087 0.01]); >> h2=remez(n,fpts,mag,wt);>> [hh2,w2]=freqz(h2,1,256);>> figure(2)>> subplot(2,1,1)>> plot(w2/pi,20*log10(abs(hh2)))>> grid>> xlabel('归一化频率w');ylabel('幅度/db');>> subplot(2,1,2)>> plot(w2/pi,angle(hh2))>> grid>> xlabel('归一化频率w');ylabel('相位/rad');>> h2画图为：另外带通滤波器还可以用低通和高通级联的方法实现，因为步骤过多，这里不作讨论。