MATLAB基于窗函数设计的带通滤波器

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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
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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

MATLAB窗函数法实现FIR的高通,带通和低通滤波器的程序

MATLAB窗函数法实现FIR的高通,带通和低通滤波器的程序MATLAB 学院：地球物理与石油资源学院班级：姓名：学号：班内编号：指导教师：完成日期：测井11001大牛啊啊啊陈义群2013年6月3日课程设计报告一、题目FIR滤波器的窗函数设计法及性能比较 1. FIR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：无限冲激响应滤波器和有限冲激响应滤波器。

与IIR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MATLAB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FIR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(1)Hanningwindoww(n)?[?((2)Hammingw indoww(n)?[?((3)Balckmanwindoww(n)?[ ?((4)KaiserwindowI0{?1?[2n/(N?1)]2}w(n )?RN(n)I0(?)式中I0(x)是零阶Bessel函数，可定义为()2?n4?n)?()]RN(n)N?1N?1()2?n)]RN(n)N ?1() ?nN?1)]RN(n)() (x/2)m2I0(x)?1??m!m?1? 当x?0时与矩形窗一致；当x?时与海明窗结果相同；当x?时与布莱克曼窗结果相同。

3．窗函数的选择标准 1. 较低的旁瓣幅度，尤其是第一旁瓣； 2. 旁瓣幅度要下降得快，以利于增加阻带衰减；3. 主瓣宽度要窄，这样滤波器过渡带较窄。

MATLAB-GUI设计FIR滤波器(窗函数)

1 数字滤波器的概述 ................................................................................................ 错误!未定义书签。

1．1 FIＲ数字滤波器设计原理 ........................................................................ 错误!未定义书签。

1.2FＩR数字滤波器的特性ﻩ错误!未定义书签。

1.3窗函数的介绍............................................................................................ 错误!未定义书签。

2 FＩR数字滤波器设计及实现ﻩ错误!未定义书签。

2．1 低通滤波器的设计................................................................................... 错误!未定义书签。

2.2 高通滤波器的设计...................................................................................... 错误!未定义书签。

2．3 带通滤波器的设计ﻩ错误!未定义书签。

2.4带阻滤波器的设计.................................................................................... 错误!未定义书签。

3基于MAＴLAB GUＩ的FIR滤波器的仿真 ....................................................... 错误!未定义书签。

3.1 FＩR数字滤波器设计所实现的任务......................................................... 错误!未定义书签。

实验7 窗函数法设计FIR数字滤波器

实验7窗函数法设计FIR数字滤波器一、实验目的掌握窗函数法设计F1R数字滤波器的原理和具体方法二、实验设备与环境计算机、Mat1ab软件环境三、实验基础理论1>基本原理窗函数设计法的基本思想为，首先选择一个适当的理想的滤波器Hd(,3),然后用窗函数截取它的单位脉冲响应％(九)，得到线性相位和因果的FIR滤波器，这种方法的重点是选择一个合适的窗函数和理想滤波器,使设计的滤波器的单位脉冲响应逼近理想滤波器的单位脉冲响应。

2、设计步骤(1)给定理想滤波器的频率响应Hd("3),在通带上具有单位增益和线性相位，在阻带上具有零响应。

一个带宽为g(3c<Tr)的低通滤波器由下式给定h(e j^=(eW∣ω∣≤ωc虱)一1Oωc<∣ω∣<π其中α为采样延迟，其作用是为了得到因果的系统。

(2)确定这个滤波器的单位脉冲响应为了得到一个h(n)长度为N的因果的线性相位FIR滤波器，我们令N-Ia=-2-(3)用窗函数截取hd(τι)得到所设计FIR数字滤波器h(n)h(n)=h d(n)w(n)3、窗函数的选择常用的窗函数有矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗、凯瑟窗等。

Mat1ab提供了一些函数用于产生窗函数，如下表所示：在设计过程中我们需要根据给定的滤波器技术指标,选择滤波器长度N 和窗函数3(n)°表7.2列出了常用的窗函数的一些特性，可供设计时参考。

其中幻是修正的零阶贝塞尔函数，参数B 控制最小阻带衰减，这种窗函数对于相同的N 可以提供不同的过渡带宽。

由于贝塞尔函数比较更杂，这种窗函数的设计方程很难推导,然而幸运的是，有一些经验设计方程可以直接使用。

已知给定的指标叫Msc,Rp 和4,滤波器长度N 和凯瑟窗参数B 可以按如下凯瑟窗设计方程给出过渡带宽：∆ω=ωst -ωp入一7.95 2.285∆ω_(0.1102(4-8.7) ,P=iθ.5842(4-21)04+0.07886(4-21), 四、实验内容1、设计一个数字低通FIR 滤波器，其技术指标如下ωp =0.2τr,RP=0.25dBωst =0.3τr,A s =50dB分别采用矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗、凯瑟窗设计该滤波器。

基于MATLAB的FIR滤波器设计与仿真

第一章：引言1.1选题的依据及意义几乎在所有的工程技术领域中都会涉及到信号的处理问题，其信号表现形式有电、磁、机械以及热、光、声等。

信号处理的目的一般是对信号进行分析、变换、综合、估值与识别等。

如何在较强的噪声背景下提取出真正的信号或信号的特征，并将其应用于工程实际是信号处理的首要任务。

数字信号处理中一个非常重要且应用普遍的技术就是数字滤波。

数字滤波器有FIR数字滤波器和IIR数字滤波器，IIR数字滤波器的设计方法是利用模拟滤波器成熟的理论及设计图表进行设计的，因而保留了一些典型模拟滤波器优良的幅度特性，但设计中只考虑了幅度特性，没考虑相位特性，所设计的滤波器一般是某种确定的非线性相位特性。

为了得到线性相位特性，对IIR滤波器必须另外加相位校正网络，使滤波器设计变得复杂，成本也高，又难以得到严格的线性相位特性。

而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，同时为了使FIR数字滤波器的设计更优化，因而研究FIR数字滤波器的优化设计具有重要的理论意义。

1.2 数字滤波器简介数字滤波在DSP中占有重要地位。

数字滤波器按实现的网络结构或者从单位脉冲响应，分为IIR（无限脉冲响应）和FIR（有限脉冲响应）滤波器。

如果IRR 滤波器和FIR滤波器具有相同的性能，那么通常IIR滤波器可以用较低的阶数获得高的选择性，执行速度更快，所有的存储单元更少，所以既经济又高效。

数字滤波器精确度高，使用灵活，可靠性高，具有模拟设备没有的许多优点，已广泛地应用与各个科学技术领域，例如数字电视，语音，通信、雷达、声纳、遥感、图像、生物医学以及许多工程应用领域。

随着信息时代数字时代的到来，数字滤波技术已经成为一门及其重要的科学和技术领域。

以往的滤波器大多采用模拟电路技术，但是模拟电路技术存在很多难以解决的问题，而采用数字则避免很多类似的难题，当然数字滤波器在其他方面也有很多突出的优点都是模拟技术所不能及的，所以采用数字滤波器对信号进行处理是目前的发展方向。

fir带通滤波器

目录1 技术要求 (1)2 基本原理 (1)2.1 FIR带通滤波器简介 (1)1.2 窗函数法原理 (3)3建立模型描述 (3)3.1 MATLAB常用函数 (3)3.1.1 窗函数 (3)3.1.2 fir1函数 (4)3.1.3 freqz函数 (4)3.14 ceil函数 (5)3.1.5 其他函数与命令 (5)3.2 程序流程图 (5)4 源程序代码（含注释） (7)4.1 矩形窗 (7)4.2 凯泽窗 (7)4.3 布拉克曼窗 (8)4.4 海明窗 (9)5 调试过程及结论 (10)5.1 程序运行结果 (10)5.2 实验结果分析 (12)6 心得体会 (13)7 思考题 (13)8 参考文献 (14)FIR带通滤波器的设计1 技术要求用窗函数法设计FIR带通滤波器。

要求低端阻带截止频率ω1s=0.2π,低端通带截止频率ω1p=0.35π, 高端通带截止频率ωμp=0.65π, 高端阻带截止频率ωμp=0.8π。

绘出h(n)及其幅频响应特性曲线。

2 基本原理2.1 FIR带通滤波器简介带通滤波器是从滤波器的特性上划分的，带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带阻滤波器的概念相对。

从实现的网络结构或者从单位脉冲响应长度分类，可以分为无限长单位脉冲响应（IIR）滤波器和有限长单位脉冲响应（FIR）滤波器。

IIR数字滤波器设计方法是利用模拟滤波器成熟的理论及设计图表进行设计的，因而保留了一些经典模拟滤波器优良的幅度特性。

但设计中只考虑了幅度特性，没考虑相位特性，所设计的滤波器一般是某种确定的非线性相位特性。

为了得到线性相位特性，对IIR滤波器必须另外增加相位相校正网络，是滤波器设计变得复杂，成本也高，又难以得到严格的线性相位特性。

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。

两者各有优点，择其而取之。

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。

基于窗函数的FIR数字滤波器的优化及Matlab实现

” 。一叮ｒ
由已知的Ｈ（求出ｌ（）经过ｚ变换可得到滤波器ｄｅ１ｎ，ｄ的系统函数。但一般情况下，ｅ是逐段稳定的，边界频ＩＯ￣（在
Ｈ（＝ｈｎｅ￣（）－
率处有不连续点，因而ｌ（）ｌｎ是无限时宽的，是非因果序ｄ且列。但是从实现的角度来说，我们希望得到一个长度为Ｎ的
续一定的时间。
一
个有限长度的窗口函数序列ｗ（）ｎ来截取一个无限长的序
列ｈ（）ａｎ获得一个有限长序列ｈｎ，ｈｎ＝ｂ（）（）即（）ｄ＋ｗ（）ｎｎ。这
样我们用一个有限长的序列ｈｎ去代替ｈ（）肯定会引起（）ｄ，ｎ
波器称之为数字滤波器。数字滤波器是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［１］字滤波器从单位脉冲响应分类，以分为。数可无限脉冲响应（滤波器和有限脉冲响应（瓜）Ｉｍ）Ｆ滤波器。由数字信号处理的一般理论可知，ＩＩＲ滤波器的特征是具有无限持续时间的冲激响应，而ＦＲ滤波器的冲激响应只能持Ｉ
线性相位滤波器，因此只能通过对ｎ进行加窗得出。）
作者简介：明，，川南充人，科，究方向：李男四本研下一代网络，号处理。信
３ａＩｂ仿真设计ＦＲ数字滤波器．ＭｔａＩ
Ｍａｌｔｂ是Ｍａｈｒｓ公司于１８ａｔＷｏｋ９２年推出的一套高性

用MATLAB结合窗函数法设计数字带通FIR滤波器

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。

MATLAB窗函数

4.3 实验原理数字滤波器的设计是数字信号处理中的一个重要内容。

数字滤波器设计包括FIR（有限单位脉冲响应）滤波器与IIR（无限单位脉冲响应）滤波器两种。

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，很容易做到严格的线性相位特性。

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

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h(n)。

使传输函数H( )满足技术要求。

FIR滤波器的设计方法有多种，如窗函数法、频率采样法及其它各种优化设计方法，本实验介绍窗函数法的FIR滤波器设计。

窗函数法是使用矩形窗、三角窗、巴特利特窗、汉明窗、汉宁窗和布莱克曼窗等设计出标准响应的高通、低通、带通和带阻FIR滤波器。

一、firl函数的使用在MA TLAB 下设计标准响应FIR滤波器可使用firl函数。

firl函数以经典方法实现加窗线性相位FIR滤波器设计，它可以设计出标准的低通、带通、高通和带阻滤波器。

firl函数的用法为： b=firl(n,Wn,/ftype/,Window) 各个参数的含义如下： b—滤波器系数。

对于一个n阶的FIR滤波器，其n+1个滤波器系数可表示为：b(z)=b(1)+b(2)z－1+…+b(n+1)z－n。

n—滤波器阶数。

Wn—截止频率，0≤Wn≤1，Wn=1对应于采样频率的一半。

当设计带通和带阻滤波器时，Wn=[W1 W2],W1≤ω≤W2。

ftype—当指定ftype时，可设计高通和带阻滤波器。

Ftype=high时，设计高通FIR滤波器；ftype=stop时设计带阻FIR滤波器。

低通和带通FIR滤波器无需输入ftype参数。

Window—窗函数。

窗函数的长度应等于FIR滤波器系数个数，即阶数n+1。

matlab窗函数法设计带通滤波器

matlab窗函数法设计带通滤波器在MATLAB中，可以使用窗函数法设计数字滤波器。

窗函数方法是一种基于时域设计技术，通过在滤波器的脉冲响应上乘以一个窗函数，从而改变其频率特性。

这种方法不需要进行频域变换，因此在计算上具有一定的简便性。

下面将详细介绍如何使用MATLAB实现带通滤波器的设计。

带通滤波器的目标是在给定的频率范围内传递信号，并在其他频率上进行衰减。

通常，设计带通滤波器的步骤如下：1. 确定滤波器的通带频率范围和截止频率。

通带是需要通过的频率范围，而截止频率是指在此频率以上或以下信号进行衰减。

2. 根据通带和截止频率选择合适的滤波器类型。

常见的滤波器类型包括Butterworth滤波器、Chebyshev滤波器和椭圆滤波器等。

3. 根据滤波器类型和要求的频率响应，确定滤波器的阶数。

滤波器的阶数决定了滤波器的频率选择性能。

4. 选择一个合适的窗函数。

窗函数定义了滤波器的脉冲响应。

5. 使用MATLAB中的filter函数将得到的窗口脉冲响应应用于要进行滤波的信号。

下面假设我们要设计一个带通滤波器，通带频率范围为f1和f2，截止频率为f3和f4，并且设定了滤波器的阶数为N。

首先，我们需要选择合适的滤波器类型。

在MATLAB中，可以使用butter函数来设计Butterworth滤波器。

此函数的语法如下：[b, a] = butter(N, [f1, f2]/(Fs/2), 'bandpass')其中，N是滤波器的阶数，[f1, f2]是通带频率范围，Fs是采样频率。

然后，选择一个合适的窗函数，常用的窗函数包括矩形窗、汉宁窗、布莱克曼窗等。

可以使用MATLAB中的窗函数函数hamming生成汉宁窗。

例如，可以使用以下代码生成一个长度为N+1的汉宁窗：w = hamming(N+1)接下来，我们需要通过将窗函数应用于滤波器的点数响应来计算滤波器的系数。

可以使用MATLAB中的filter函数将窗口响应与滤波器的截止频率进行卷积。

基于MATLAB的数字滤波器的设计

基于MATLAB 的数字滤波器的设计1 引言数字滤波器是指完成信号滤波处理功能的，用有限精度算法实现的离散线性非时变系统，其输入是一组（由模拟信号取样和量化的)数字量，其输出是经过变换或说处理的另一组数字量。

数字滤波器具有稳定性高、精度高、灵活性大等突出优点。

这里所说的数字滤波器是指理想带通，低通等的频率选择数字滤波器。

数字滤波器设计的一个重要步骤是确定一个可实现的传输函数H(z)，这个确定传输函数H(z)的过程称为数字滤波器设计。

数字滤波器的一般设计过程为：（1）按照实际需要，确定滤波器的性能要求（通常在频域内给定数字滤波的性能要求）。

（2）寻找一满足预定性能要求的离散时间线性系统。

（3）用有限精度的运算实现所设计的系统。

（4）通过模拟，验证所设计的系统是否符合给定性能要求。

2 数字滤波器的设计滤波器分为两种，分别为模拟滤波器和数字滤波器。

数字滤波器可以理解为是一个计算程序或算法，将代表输入信号的数字时间序列转化为代表输出信号的数字时间序列，并在转化的过程中，使信号按预定的形式变化。

数字滤波器有多种分类，从数字滤波器功能上分可分为低通、高通、带阻、带通滤波器，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，即无限长冲激响应滤波器（IIR ）和有限长冲激响应滤波器（FIR ）。

数字滤波器指标：一般来说，滤波器的幅频特性是分段常数的，以低通为例，在通带内逼近于1，阻带内逼近与0，实际设计的滤波器并非是锐截止的通带和阻带两个范围，两者之间总有一个过渡带。

在设计滤波器时事先给定幅频特性允许误差，在通带范围内幅度响应以误差逼近于1，在阻带内幅1σ度响应以误差逼近于0。

2σ （1）πσσ≤≤≤≤≤≤-w w e H w w e H r jwc jw ,2|)(|,1|)(|11式中wc 和wr 分别为通带边界频率和阻带边界频率，wr-wc 为过渡带。

在具体的技术指标中往往用通带波动来表示，用最小阻带衰减At 来表示，其具体的对应公式这里就不详述了。

基于matlab的IIR数字滤波器设计

基于matlab的IIR数字滤波器设计一．IIR数字滤波器介绍1.IIR数字滤波器的根本原理所谓数字滤波器，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比照例或者滤除某些频率成分的硬件。

实质上就是一个由有限精度算法实现的线性时不变离散系统。

它的根本工作原理是利用离散系统的特性对系统输入信号进展加工和变换，改变输入序列的频谱或信号波形，让有用的频率分量通过，抑制无用的信号分量输出，因此数字滤波与模拟滤波的概念一样，根据其频率特性同样可以分为低通，高通，带通，带阻，只是信号的形式和实现滤波方式有所不同。

如果要处理的信号是模拟信号，就可以通过A/D或者D/A转换，在信号形式上进展匹配转换，同样可以使用数字滤波器对模拟信号进展滤波。

数字滤波器滤波的数学表达式：y〔n〕=x(n)*h(n); 如果滤波器的输入输出信号都是离散信号，那么该滤波器的脉冲响应也一定是离散信号，这样的滤波器就成为了数字滤波器。

上面的系统为时域离散系统时，其频域特性为：其中分别是数字滤波器的输出序列和输入序列的频域响应，是数字滤波器的频域响应。

可以看见按照输入信号的频谱特点和处理信号的目的适中选择滤波器的频域响应，使得滤波后的输出信号满足设计性能要求，就是滤波器的滤波原理。

2．IIR数字滤波器传输特性IIR数字滤波器的系统函数可以表示为：H(Z)=，式中H(Z)称为N阶IIR滤波器函数。

3．.数字滤波器的技术要求.我们通常设计的数字滤波器一般属于选频滤波器，。

我们的目的是要设计一个因果可实现的滤波器，另外买也要考虑到本钱和复杂性问题，因此实用中通带和阻带都允许一定的误差容限，即通带不一定是完全水平的，阻带也不可能完全衰减到零。

而且，通带和阻带之间还要设置一定带宽的过渡带。

如如下图表示低通滤波器的技术要求：图中，分别表示通带截止频率和阻带截止频率，通带频率范围为0≤w≤，通带中要求〔1-δ1〕≤|H≤1，阻带截止频率范围≤w≤Π，再阻带中要求≤δ2，从p w 到s w 称为过渡带，在这个频带内，幅度响应从通带平滑的下落到阻带。

matlab窗函数法设计数字滤波器

matlab窗函数法设计数字滤波器窗函数法是一种常用的数字滤波器设计方法，它通过选择合适的窗函数来实现滤波器的频域响应。

在数字滤波器设计中，需要确定滤波器的截止频率和滤波器响应的形状。

一种常用的方法是设计滤波器的频率响应为矩形形状，然后通过应用窗函数来实现所需的频率响应。

窗函数是一种在有限时间内将信号置零的函数，它在频域上对应于信号的频谱的卷积操作。

首先，我们需要确定所需滤波器的频率响应。

通常情况下，我们会选择一种频率响应的形状，例如低通、高通、带通或带阻。

然后可以通过将这些形状变换到规范化的频率范围来设计出具体的频率响应。

接下来，选择合适的窗函数。

常用的窗函数包括矩形窗、汉宁窗、汉明窗、布莱克曼窗等。

每种窗函数具有不同的性质，例如，矩形窗将信号置零，并且光谱泄漏较大，而汉宁窗和汉明窗具有较小的主瓣宽度和旁瓣衰减。

然后，通过将所选择的窗函数应用于设定的频率响应，可以得到滤波器的时域响应。

通过计算窗函数和所需频率响应的卷积，可以获得数字滤波器的单位样本响应。

其中，卷积可以通过使用快速傅里叶变换（FFT）来高效地计算。

最后，根据所需的滤波器长度，可以对单位样本响应进行截断，从而得到最终的数字滤波器。

通常情况下，滤波器的长度越长，其频域响应和时域响应的性能都越好，但也会导致计算复杂度的增加。

使用MATLAB进行数字滤波器设计是非常方便的。

MATLAB提供了一系列的函数用于滤波器设计，例如fir1、fir2、firpm等。

这些函数可以直接输入截止频率和滤波器类型，然后使用窗函数法来计算滤波器的系数。

在MATLAB中，设计数字滤波器的一般流程如下：1.确定所需滤波器的频率响应，例如低通、高通、带通或带阻。

2.选择合适的窗函数，例如矩形窗、汉宁窗、汉明窗或布莱克曼窗。

3.计算窗函数和所需频率响应的卷积，得到单位样本响应。

4.根据所需的滤波器长度截断单位样本响应，得到最终的数字滤波器。

MATLAB提供了丰富的函数和工具箱，用于数字滤波器设计和滤波器性能分析。

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。

实验5 基于Matlab的数字滤波器设计

实验五基于Matlab 的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如下所述，其典型规格如下：⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧≤≤≤≤+≤≤-πδδδw w e G w w e G s s jw p p jw p ,)(,1)(1 通带边缘频率：p ϖ阻带边缘频率：s ϖ 通带起伏：p δ 通带峰值起伏：))(1(log 2010dB p p δα--=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，他们的特点和设计方法不同。

一、窗函数法设FIR 滤波器在Matlab 中产生窗函数十分简单：（１）矩形窗调用格式：w=boxcar(n) ，根据长度n 产生一个矩形窗w 。

（２）三角窗调用格式：w=triang(n) ，根据长度n 产生一个三角窗w 。

（3）汉宁窗调用格式：w=hanning(n) ，根据长度n 产生一个汉宁窗w 。

（4）汉明窗调用格式：w=hamming(n) ，根据长度n 产生一个汉明窗w 。

（5）布莱克曼窗调用格式：w=Blackman(n) ，根据长度n 产生一个布莱克曼窗w 。

基于窗函数的FIR 滤波器设计利用Matlab 提供的函数firl 来实现。

调用格式：firl(n,wn,’ftype ’,Window)，n 为阶数,wn 是截止频率（如果输入是形如[w1 w2]的矢量时，本函数将设计带通滤波器，其通带为w1<w<w2）、ftype 是滤波器的类型（底通——省略该参数、高通——ftype=high 、带阻——ftype=stop ）、Window 是窗函数。

1、设计一个长度为8的线性相位FIR 滤波器。

Window=boxcar(8); b=fir1(7,0.4,Window); freqz(b,1); Window=blackman(80;b=fir1(7,0.4,Window); freqz(b,1);2、设计线性相位带通滤波器，其长度N=15，上下边带截止频率分别为w1=0.3π,w2=0.5π Window=blackman(16); B=firl(15,[0.3 0.5],Window); Freqz(b,1);3、设计指标为，dB A dB R s a p p 50,3.0,25.0,2.0====πϖπϖ的底通滤波器。

基于MATLAB的FIR滤波器的设计

线性相位特性，且可通过参数来改变其主瓣宽度和旁瓣衰减。提出基于窗函数法设计滤波器，加入信号源，利
用ＦＴｏ设计和分析模块电路，经过ＳｈｋＤＡｏｌｉｎ仿真，对其进行时域、频域分析和滤波。实验结果表明，计ｍｕ本设
方法能够有效的滤除无用信号，直观简便，高了信号的提取效果。提
【］王蔚．４ＭＡＴＡＬＢ环境下的数字滤波器设计及其应用【．州：州大学，０２３ — ８Ｄ１苏苏２０：３．６
图３滤波前信号源波形
【］ＣＯ１ＥＪＧａｂｕＭ，ｎＪＨ．９，ｒｍｓＹｅ，ｂＯｊＬｉ１９１ＦＯ
２１年８月０１第８期
电子测试
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＴＥＳＴ
Ａｕｇ．２０１１Ｎｏ８．
基于ＭＡＴＡＬＢ的ＦＲ滤波器的设计 ★ Ｉ
段佳佳，樊龙龙，张波涛
（中北大学信息探测与处理技术研究所太原００５）３０１摘要：基于ＭＡＬＢ信号处理工具箱，设计一种滤波器，针对信号的分离和滤除，要求有良好的幅频特和ＴＡ
幅频特性为ｌｅＩ１且无相移的理想带通滤波器Ｈ（），＝
图２滤波器幅频特性
的响应ＨａＰ表频率（）达式为：
，『、ｗ
从图２中来看，对于０ｚ１０Ｈ，１Ｈ到４０ＨＨ到００ｚ４０ｚ２００ｚ
ＩＰ，ｌｌ一１， ≤Ｗ≤ ×
［】ＭｏａｄＭｏｈａｉｉｈｌＭａｉ．ＭＡＴＡＢ与３ｈｎｋｔｒ，ｃｅＭｒｅＬ

基于MATLAB的滤波器设计本科毕业设计论文

目录1 任务和要求 (1)2 MATLAB软件的简述.......................... 错误！未定义书签。

3 基于MATLAB的模拟滤波器设计 (2)3.1 利用MATLAB确定低通滤波器的阶数和幅频特性曲线 (2)3.2 利用MATLAB设计带通滤波器 (2)4 基于MATLAB的数字滤波器设计 (2)4.1 FIR数字滤波器设计原理 ................. 错误！未定义书签。

4.2 窗函数法设计及MATLAB实现.............. 错误！未定义书签。

4.3 程序设计法 (4)4.4 IIR数字滤波器的设计 (8)5 设计总结................................... 错误！未定义书签。

参考文献. (9)1 任务和要求(1)任务：运用MATLAB软件针对性地进行实例分析，设计巴特沃斯模拟滤波器和切比雪夫模拟滤波器，对于数字滤波器通过FIR滤波器和IIR 滤波器实例，使其绘制出相应的图形。

(2)基本要求了解并掌握MATLAB软件。

利用MATLAB确定低通滤波器的阶数和幅频特性曲线。

利用MATLAB设计带通滤波器。

在数字滤波器的设计中，通过FIR滤波器和IIR滤波器的实例，绘制出相应的图形。

2 MATLAB软件的简述MATLAB软件具有很强的开放性和适应性，是国际公认的优秀科技应用软件，是计算机辅助分析与设计、算法研究和应用开发的基础工具和首选平台，是目前科学研究领域最流行的应用软件，其特点概括为：(1)高效的数字计算方法及符号计算功能，使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来。

(2) 完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化。

(3) 友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，使学习者易于学习和掌握。

(4) 功能丰富的应用工具箱，为用户提供了大量方便而实用的处理工具。

(5)SIMULINK动态建模与仿真系统，丰富而功能强大的器件库，提供了MATLAB软件是由美国MATHWORKS公司推出的用于数值计算和图形处理的科学计算系统环境。

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)。

FIR数字滤波器在MATLAB中实现

淮北师范大学信息学院2 012届学士学位论文FIR数字滤波器在MATLAB中的实现系别:专业:学号:姓名:指导教师:指导教师职称:2012年 5 月 10 日FIR数字滤波器在MATLAB中的实现姓名学校名邮编摘要数字滤波器是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种装置。

数字滤波器的功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理，以达到改变信号频谱的目的。

近年来数字滤波在通信、图像编码、语言编码、雷达等许多领域中有着十分广泛的应用。

本文首先介绍了数字滤波器的研究背景及其发展现状，然后介绍了FIR数字滤波器的设计原理。

在理解设计方法的基础上，最后基于MATLAB软件利用窗函数法实现了FIR数字带通滤波器的设计。

仿真结果表明，所设计的滤波器具有良好的滤波器特性，所设计的指标符合设计任务要求。

关键词MATLAB；FIR数字滤波器；窗函数；带通滤波器Realization of FIR Digital Filter Based On matlabName###########################Abstract Digital Filter is a kind of instrument which is assembled with Digital multiplier, adder, and delay element , the function of the Digital Filter is operating and dealing with the digital code of discrete signal which is inputted to change the frequency spectrum . In recent years , Digital Filter is widely applied to all kinds of areas, such as Signal communication, image coding ,language coding ,radar and so on.This paper firstly introduces the studying background and current developing status of Digital FIR Filter, and then shows its design principle .Finally we realize the design of FIR Bandpass Digital Filter with Window Function based MATLAB software at the basement of understanding design methods. The outcome of simulation indicates that the Digital Filter does well in meeting the filter characters, at the same time ,indexes from the filter complies with the design requirements.Keywords MATLAB; FIR Filter; Window Function Design; Band Pass Filter目次1 引言 (1)1.1 数字滤波器的研究背景和意义 (1)1.2 数字滤波器的发展及其现状 (1)1.3 数字滤波器的实现方法 (2)1.4 MATLAB简介 (2)2 FIR数字滤波器的设计原理 (4)2.1 FIR数字滤波器的特点 (4)2.2 FIR数字滤波器的实现结构 (4)2.3 窗函数法的设计原理 (7)3 FIR数字滤波器的设计与实现 (9)3.1几种常用的窗函数 (9)3.2 利用窗函数设计FIR带通滤波器的设计步骤 (12)3.3 基于MATLAB的FIR数字带通滤波器的仿真实现 (13)结论 (17)参考文献 (18)致谢 (19)1 引言在线性系统中，信号滤波过程一般定义为，当输入波形通过一个系统时，对它作一个线性运算，在时间域上这种变换如像内插，外插微分和积分，在频率域上这种变换则如低通滤波或平滑，带通滤波，谱设计和谱分析。