简单低通滤波器设计及matlab仿真

合集下载

低通滤波器设计制作

低通滤波器设计制作一、实验目标及目的：1设计一个截止频率为9200Hz 的低通滤波器 2掌握滤波器的设计制作方法 3掌握滤波器截止频率的测量方法 4掌握测试报告文档处理方法二、测试仪器1、GWinsTEKGOS-620双踪示波器2、函数信号发生器3、示波器测试笔2个三、滤波器的设计制作步骤1首先给出低通滤波器的电路图和频谱特性。

2根据低通滤波器的截止频率10200Hz ，选定合适的电容和电阻。

3根据选定的参数用Matlab 进行仿真。

4制作电路板。

5完成测试。

6撰写测试报告。

四、滤波器的设计制作1低通滤波器的电路图和频谱特性1）理想低通滤波器概念：频谱函数为()()0-2=cj t H j G e ωωωω的系统称为理想低通滤波器。

其幅频特性和相频特性如图1所示。

图1理想低通滤波器的幅频特性和相频特性这里，c ω是理想低通滤波器的截止频率。

理想低通滤波器将高于c ω的信号完全衰减，而允许低于c ω的信号通过。

2）通频带概念：能使信号通过的频率范围称为通带。

理想低通滤波器的通频带为c ω3）阻带概念：阻止信号通过的频率范围称为阻带。

2实际低通滤波器：尽管理想低通滤波器具有理想的频率选择特性，但在实际应用中无法实现，我们只能用一些可实现的系统来近似它。

实际低通滤波器截止频率：用来说明电路频率特性指标的特殊频率。

当保持电路输入信号的幅度不变，改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍所对应的频率称为其截止频率。

3低通滤波器的电路图低通滤波器的电路图如下：4低通滤波器的频谱函数5参数选定+0u6 MATLAB仿真如下：r=4000;c=3900e-12;f=1000:1:30000; a=1./(2.*pi*r*c);b=1.+(f./a).^2;H=1./(b.^0.5);plot(f,H)运行后结果：四、电路板制作1、电阻R及电容C参数的选取C3900=ΩpFR=4000制做的电路板如图：图（一）五、频谱函数测试 1、测试步骤（1）按下示波器电源“power ”；（2）扫描时间“TIME/DIV ”达到0.2ms ；（3）将示波器“MODE ”达到“CH1”；（4）将“VOLTS/DIS ”达到“1”；（5）将打到AC;(6)将同轴测试电缆连接到“CH1”上，测试笔上的开关推到“X1” 校准如下图（二）：图（二）（7）同理对“CH2”通道进行校准；校准如下图（三）ACGND DC图（三） 2、滤波器测试（1）用导线接滤波器的输入端，另一端插入接信号信号发生器的输出端；（2）将示波器的同轴测试电缆CH2上的鳄鱼夹接滤波器的“地端”，测试钩接“输出”；（3）将示波器“MODE ”打到“DUAL ”，调节频率旋钮，观察波形；（4）根据规定当输出的()ωj H 为最大()ωj H 的0.707倍时所对应的频率即为截止频率。

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。

matlab写低通滤波器

matlab写低通滤波器如何在MATLAB中编写低通滤波器。

低通滤波器是一种常见的信号处理工具，在许多应用中被广泛使用。

它可以有效地滤除高频噪声或者只保留信号的低频成分。

在MATLAB中，我们可以使用不同的方式来实现低通滤波器。

第一步是定义滤波器的特性。

一个低通滤波器的主要特点是在截止频率以下保留信号的成分，并在截止频率以上去除信号的高频部分。

通常，低通滤波器被设计为具有平滑的频率响应曲线，以确保在截止频率附近没有明显的幅度衰减。

常用的低通滤波器有巴特沃斯滤波器，切比雪夫滤波器和椭圆滤波器。

在MATLAB中，我们可以使用不同的函数来创建这些滤波器。

接下来，我们需要将滤波器应用于信号。

在MATLAB中，我们可以使用函数如filter或fft来实现这一点。

函数filter可以用于对时域信号进行滤波，而函数fft则可以应用于频域信号。

下面是一个示例代码，演示了如何在MATLAB中编写一个低通滤波器：matlab创建一个低通滤波器fs = 100; 采样频率fc = 10; 截止频率order = 4; 滤波器阶数[b, a] = butter(order, fc/(fs/2), 'low'); 创建巴特沃斯低通滤波器系数生成一个测试信号t = 0:1/fs:1; 时间范围x = sin(2*pi*20*t) + sin(2*pi*50*t); 以20 Hz和50 Hz频率成分的正弦信号应用滤波器y = filter(b, a, x); 使用filter函数进行滤波绘制结果figure;plot(t, x, 'b', 'LineWidth', 1.5); hold on;plot(t, y, 'r', 'LineWidth', 1.5);xlabel('时间(s)');ylabel('幅度');legend('原始信号', '滤波结果');title('低通滤波器应用');频谱分析X = fft(x); 计算原始信号的频谱Y = fft(y); 计算滤波结果的频谱f = (0:length(X)-1)*(fs/length(X)); 频率范围figure;plot(f, abs(X), 'b', 'LineWidth', 1.5); hold on;plot(f, abs(Y), 'r', 'LineWidth', 1.5);xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度');legend('原始信号', '滤波结果');title('频谱分析');在这个示例中，我们首先使用函数butter创建了一个巴特沃斯低通滤波器。

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：普通的FIR滤波器系统的差分方程为：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。

MATLAB仿真实现FIR滤波器设计(采用频率抽样法)

数字信号处理课程实验报告实验指导教师：黄启宏实验名称 MATLAB 仿真实现FIR 滤波器设计（采用频率抽样法）专业、班级电子与通信工程姓名张帅实验地点仿古楼301实验日期2013.11.10一、实验内容采用频率抽样法设计FIR 滤波器设计。

二、实验目的（1）掌握频率抽样法设计FIR DF 方法；（2）掌握一类线性相位和二类线性相位适用的原则；（3）在实验的过程中发现影响设计滤波器的性能的因素。

三、实验原理（1）若频率响应是()jwd He ，是连续频率ω的周期函数，对其抽样，使每一个周期内有N 个抽样值，即22()()|()k jk jwNd d d w kNH k H e H eππ===根据N为偶数还是奇数，采用一类线性相位还是二类线性相位，从而指定()d H k 。

（2）由指定的()d H k 构成所设计的滤波器的转移函数()H z ，从而设计出滤波器的频率响应()jw d H e 。

四、涉及实验的相关情况介绍（包含使用软件或实验设备等情况）一台安装MATLAB 软件的电脑五、实验记录程序、相关的图形、相关数据记录及分析）（（1）低通%设计低通滤波器,采用第一类线性相位；clearN=33;%输入频率采样后的Hk序列；Hk=[ones(1,9) zeros(1,16) ones(1,8)];k=0:N-1;hn=real(ifft(Hk.*exp(-j*pi*(N-1)*k/N)));%HK逆快速傅里叶变换求出hn；[H w]=freqz(hn,1);%求频率响应；subplot(121)%绘图；stem(k,Hk,'.');axis([0 32 0 1.2]);grid on;xlabel('k')ylabel('|Hk|')subplot(122)plot(w/pi,20*log10(abs(H)),'k-');axis([0 1 -60 10]);grid on;xlabel('归一化频率/\pi')ylabel('幅度/dB')（2）高通%设计高通滤波器；clearN=33;Hk=[zeros(1,8) ones(1,18) zeros(1,7)];%输入频率采样后的Hk序列；k=0:N-1;hn=real(ifft(Hk.*exp(-j*pi*(N-1)*k/N)));%HK逆快速傅里叶变换求出hn；[H w]=freqz(hn,1);%求频率响应；subplot(121)%绘图；stem(k,Hk,'.');axis([0 32 0 1.2]);grid on;xlabel('k')ylabel('|Hk|')subplot(122)plot(w/pi,20*log10(abs(H)));axis([0 1 -60 10]);grid on;xlabel('归一化频率/\pi')ylabel('幅度/dB')（3）带通%设计带通滤波器，采用第一类线性相位；clearN=33;Hk=[zeros(1,4) ones(1,6) zeros(1,13) ones(1,6) zeros(1,4)];%输入频率采样后的Hk序列；k=0:N-1;hn=real(ifft(Hk.*exp(-j*pi*(N-1)*k/N)));%HK逆快速傅里叶变换求出hn；[H w]=freqz(hn,1);%求频率响应；subplot(121)%绘图；stem(k,Hk,'.');axis([0 32 0 1.2]);grid on;xlabel('k')ylabel('|Hk|')subplot(122)plot(w/pi,20*log10(abs(H)),'k-');axis([0 1 -60 10]);grid on;xlabel('归一化频率/\pi')ylabel('幅度/dB')（4）带阻%书本7.2，P357；设计带阻滤波器；clearN=33;Hk=[ones(1,3) zeros(1,3) ones(1,20) zeros(1,2) ones(1,5)];%输入频率采样后的Hk序列；k=0:N-1;hn=real(ifft(Hk.*exp(-j*pi*(N-1)*k/N)));%HK逆快速傅里叶变换求出hn；[H w]=freqz(hn,1);%求频率响应；subplot(121)%绘图；stem(k,Hk,'.');axis([0 32 0 1.2]);grid on;xlabel('k')ylabel('|Hk|')subplot(122)plot(w/pi,20*log10(abs(H)));axis([0 1 -10 1]);grid on;xlabel('归一化频率/\pi')ylabel('幅度/dB')六、实验总结01020300.20.40.60.81k|H k |0.51-60-50-40-30-20-1010归一化频率/幅度/d B（低通）01020300.20.40.60.81k|H k |0.51-60-50-40-30-20-1010归一化频率/π幅度/d B(过渡带增宽低通)02040600.20.40.60.81k|H k |0.51-60-50-40-30-20-1010归一化频率/π幅度/d B（增加采样点数低通）01020300.20.40.60.81k|H k |0.51-60-50-40-30-20-1010归一化频率/幅度/d B（高通）01020300.20.40.60.81k|H k |0.51-60-50-40-30-20-1010归一化频率/π幅度/d B（带通）01020300.20.40.60.81k|H k |0.51-10-9-8-7-6-5-4-3-2-101归一化频率/π幅度/d B（带阻）由上面图例得到的结论：（1）在总的采样点不变的前提下，过渡带的采样值不同直接影响到滤波器的频率特性，在取得最优的采样点时，最小阻带衰减最大。

Matlab设计模拟滤波器

Syms x w k=input('输入正弦信号频率：') R=1000; C=0.000001; F=fourier(sin(k*x)+cos(100*x)); H=-((w*R*C)^2)/((1-w*w*R*R*C*C)^2+j*3*w*R*C); %二阶低通滤波器频域上的函数 H（jw） H1=((w*R*C)^2)/(((1+w*w*R*R*C*C)^2+9*w*w*R*R*C*C)^0.5); % H （jw）的模 f=H*F; f1=ifourier(f); fc=2.6724/2*pi*R*C; %二阶高通信号特征频率 figure(1),ezplot(f1,[-0.01*pi,0.01*pi]) figure(2),ezplot(H1,[0,1000*pi]) %绘制输出信号和相应频谱图
带阻滤波器电路图及原理 • 参考电路
此处将二阶带阻滤波器转移函数理想化为二阶高通。低通的转移函数之和
低通滤波器输入信号求和高通滤波器输出信号
• 二阶带阻滤波器二阶RC带阻滤波器
• • • • • • • • • • • • Syms x w; k=input('输入正弦信号频率：') R=1000; C=0.000001; F=fourier(sin(k*x); H=-((w*R*C)^2)/((1-w*w*R*R*C*C)^2+j*3*w*R*C); H1=1/(((1w*w*R*R*C*C)^2+9*w*w*R*R*C*C)^0.5)+((w*R*C)^2)/(((1 +w*w*R*R*C*C)^2+9*w*w*R*R*C*C)^0.5); （H（jw）的模） %RC带阻滤波器输出为RC高通，低通的信号求和,故此处的转移函数为二者之和 f=H*F; f1=ifourier(f); figure(1),ezplot(f1,[-2*pi,2*pi]) figure(2),ezplot(H1,[0,1000*pi]) %输出滤波后的正弦信号和频谱图

利用MATLAB实现数字低通滤波器的设计

西南石油大学实验报告一实验目的：1学习用Matlab直接设计模拟滤波器和数字滤波器。

2学习用冲激响应不变法和双线性变换法的Matlab的实现。

二实验内容：设计满足下列指标的数字低通滤波器：Wp=0.2*pi, Rp=1db Ws=0.5*pi Rs=20db Fs=1khz1.利用B、C1型设计出模拟低通滤波器，采用冲激响应不变法、双线性发转换成数字低通滤波器。

2.直接设计出B、C1型数字低通滤波器。

三实验步骤：程序1Wp=2*pi*0.1*1000;Ws=2*pi*0.25*1000;Rp=1;Rs=20;[N,Wn]=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs,'s');[z,p,k]=buttap(N);[B,A]=butter(N,Wn,'s');freq1=linspace(0,Wp,5);freq2=linspace(Wp,Ws,15);freq3=linspace(Ws,10*pi*2,25);h1=20*log10(abs(freqs(B,A,freq1)));h2=20*log10(abs(freqs(B,A,freq2)));h3=20*log10(abs(freqs(B,A,freq3)));plot([freq1 freq2 freq3]/(2*pi),[h1,h2,h3]);grid;Xlabel('Frequency in Hz');Ylabel('gain in DB');图一程序2wp=0.2*pi;ws=0.5*pi;rp=1;rs=20;fs=1000;omegap=wp*fs;omegas=ws*fs;[N,Wn]=buttord(omegap,omegas,rp,rs,'s');[B A]=butter(N,Wn,'s');[b,a]=impinvar(B,A,fs);[h,w]=freqz(b,a,256);h=20*log10(abs(h));plot(w/pi,h);图二程序3wp=0.2*pi;ws=0.5*pi;rp=1;rs=20;fs=1000;omegap=2*fs*tan(wp/2);omegas=2*fs*tan(ws/2);[N,Wn]=cheb1ord(omegap,omegas,rp,rs,'s');[B A]=cheby1(N,rp,Wn,'s');[b,a]=bilinear(B,A,fs);[h,w]=freqz(b,a,256);h=20*log10(abs(h));plot(w/pi,h);图三程序4wp=0.2*pi;ws=0.5*pi;rp=1;rs=20;[N,Wn]=buttord(wp/pi,ws/pi,rp,rs);[B A]=butter(N,Wn);[h,w]=freqz(B,A,256);h=20*log10(abs(h));plot(w/pi,h);图四程序5Wp=0.2*pi;Ws=0.5*pi;Rp=1;Rs=20;T=0.001;Fs=1000;omegap=(2/T)*tan(Wp/2);omegas=(2/T)*tan(Ws/2);[N,Wn]=cheb1ord(omegap,omegas,Rp,Rs,'s'); [B,A]=cheby1(N,Rp,Wn,'s');[b,a]=bilinear(B,A,Fs);[h,w]=freqz(b,a,256);h1=20*log10(abs(h));plot(w/pi,h1);grid;xlabel('Digital Frequency in pi units'); ylabel('Gain in DB');axis([0 1 -50 10]);图五Wp=0.2;Ws=0.5;Rp=1;Rs=20;disp('ÇÐ±ÈÑ©·òIÐÍ')[N,Wn]=cheb1ord(Wp,Ws,Rp,Rs)[B,A]=cheby1(N,Rp,Wn);disp('ÇÐ±ÈÑ©·òÐÍ·Ö×Ó¶àÏîÊ½');fprintf('%.4e\n',B);disp('ÇÐ±ÈÑ©·ò·ÖÄ¸¶àÏîÊ½');fprintf('%.4e\n',A);w=linspace(0,0.8*pi,50);h1=20*log10(abs(freqz(B,A,w)));plot(w/pi,h1);grid;xlabel('Normalized frequency');ylabel('Gain in DB ');axis([0 0.8 -50 1]);图六四、实验小结通过本次实验,对MA TLAB软件有了进一步的了解,也在不断的实践中,更多的熟悉了MATLAB的编程，在编程方面一点点的有了进步。

低通滤波器的设计与实现

MATLAB仿真设计报告题目：低通滤波器的设计与实现设计目的：数字滤波器是数字信号处理中使用得最广泛的一种线性系统环节，是数字信号处理的重要基础。

此次设计学习如何用MATLAB软件设计一个数字滤波器以及进行仿真。

熟悉MATLAB软件在信号处理中的广泛应用。

设计任务：采样率为8000Hz,,要求设计一个低通滤波器，fp=2100Hz,fs=2500Hz,Rp=3dB,Rs=25dB。

基本原理：（1）数字滤波器的4个重要的通带、阻带参数：fp: 通带截止频率（Hz）；fs: 阻带起始频率（Hz）；Rp:通带内波动（dB），即通带内所允许的最大衰减；Rs：阻带内最小衰减（dB）；设采样率（即奈奎斯特速率）为f_N，那么可将以上参数中的频率参数转化为归一化角频率参数，即Wp: 通带截止角频率（rad/s）, Wp= fp/(f_N/2);Ws: 阻带起始角频率（rad/s）,Ws=fs/(f_N/2);通过这些参数就可以进行离散滤波器的设计了，如在采样频率为8000Hz的条件下设计一个低通滤波器，要求通带截止频率为1500Hz,阻带起始频率为2000 Hz，通带内波动为3 dB，阻带内最小衰减50 dB，则Wp=1500/4000, Ws=2000/4000，Rp=3，Rs=50。

滤波器设计，实质是数学逼近理论的应用。

通过计算让物理可实现的实际滤波器频率特性逼近理想的或给定的频率特性，以达到去除干扰提取有用信号的目的。

此次设计的基本思想是首先按照给定的指标设计一个模拟滤波器H(s)，通过适当的数学变换方法将s域映射到模拟域，把无限宽的频带变换成有限宽的频带。

也就是说，通过变换在模拟域把不论具有多宽的频带都压缩到有限宽的频带范围内，然后从模拟域变换到数字域（z域），求的数字滤波器的系统函数H（z）即可。

MATLAB软件中提供可可直接计算系统函数H（z）系数的指令可直接应用。

（2）巴特沃斯滤波器特点：具有通带内最大平坦的振幅特性，且随频率的增大单调减小巴特沃斯滤波器阶的选择：在已知设计参数Wp，Ws，Rp，Rs之后，利用MATLAB提供的巴特沃斯滤波器设计函数“buttord”即可求出所需要的滤波器阶数和 3 dB截止频率。

基于MATLAB的FIR滤波器仿真程序

4.2低通滤波器设计仿真低通滤波器技术指标：截止频率fc=100Hz;采样频率fs=2000Hz;定义滤波器阶数N=31;参数转化，将模拟滤波器的技术指标转化为数字滤波器的技术指标w1=2*pi*fc/fs;使用hamming 窗函数window=hamming(c+1);使用标准响应的加窗设计函数firl h=firl(c,w1/pi,window)；信号采用余弦函数频率为：100Hz 、400Hz 。

0.10.20.30.40.50.60.70.80.91-800-600-400-200Normalized Frequency (⨯π rad/sample)P h a s e (d e g r e e s )00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-150-100-50Normalized Frequency (⨯π rad/sample)M a g n i t u d e (d B )图4.1 低通滤波器00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-4滤波前的时域波形0.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-4滤波后的时域波形图4.2信号时域波形图010020030040050060070080090010000.010.020.03滤波前的频谱Hzf u z h i010020030040050060070080090010000.010.020.03滤波后的频谱Hzf u z h i图4.3信号频域波形图从图4.1可以看到滤波器的相位具有很好的线性。

图4.2为余弦信号滤波前后时域对比。

从图中我们可以发现滤波前是一个高频余弦信号与一个低频余弦信号的叠加，滤波后就只剩下了一个余弦信号，图4.3为信号频域滤波前后的对比。

从图中我们可以看出，在滤波前，信号为两个频率100Hz 、400Hz 信号，经过滤波器处理后，只剩下一个低频100Hz 的信号。

MATLAB模拟与仿真数字低通滤波器

MATLAB模拟与仿真数字低通滤波器电子信息科学与技术专业学生田莎莎指导老师孙红艳摘要：数字滤波器因其具有精度高、可靠性好、灵活性大等优点而在工程上应用相当广泛。

而MATLAB语言具有编程效率高，调试手段丰富，扩充能力强等特点，因此用MATLAB设计数字低通滤波器更方便。

本文首先介绍了MA TLAB的发展、特点和主要功能，其次介绍了FIR滤波器原理、滤波器类型，IIR滤波器原理、经典设计方法。

最后介绍了FIR和IIR滤波器的MA TLAB仿真。

关键词：数字低通滤波器；数字滤波器；FIR；IIR；MA TLABSimulation and Design of Low Pass Filter Based On MATLABStudent majoring in Electronic Information Science and Technology Tian Sha-shaTutor Sun Hong-yanAbstract：The digital filter is quite extensive in engineering application because of its high precision, good reliability and flexibility. MATLAB is a kind of language which facing the science and engineering calculation. Its characteristic is high efficiency, commissioning means programming rich, strong ability to extend and so on.Therefor ,it is convenient to design the digital low pass filter based on MATLAB.This paper introduces finite impulse response digital filter (FIR) and infinite impulse response digital filter (IIR) respectively.It mainly introduces that the FIR digital filter types and MA TLAB programming design,IIR digital filter theory and simulation using MA TLAB.Key words: low pass digital filter；digital filter；FIR；IIR；MATLAB引言当代信息技术正向着数字化、网络化和智能化的大趋势发展，而数字化是网络化和智能化的基础，实际生活中遇到的信号多种多样，例如控制信号、气象信号、生物医学信号、地震勘探信号、遥感遥测信号、机械振动信号、广播信号、电视信号、雷达信号、通信信号、导航信号、射电天文信号，等等。

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。

matlab做低通滤波器设计思路

设计低通滤波器是数字信号处理领域中的一项关键任务，而Matlab 作为一款强大的数学建模与仿真软件，为我们提供了丰富的工具和函数来完成这一任务。

在本篇文章中，我们将介绍在Matlab中设计低通滤波器的思路和具体步骤。

设计低通滤波器主要涉及以下几个方面：1. 确定滤波器的规格要求在设计任何一种滤波器之前，我们首先需要明确滤波器的规格要求，包括截止频率、通带最大衰减、阻带最小衰减等。

这些规格要求将直接影响到滤波器的设计参数和性能。

在Matlab中，可以利用Signal Processing Toolbox提供的函数来帮助我们确定滤波器的规格要求。

2. 选择滤波器的类型根据实际的应用需求，我们需要选择合适的滤波器类型。

常见的低通滤波器包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器等。

每种类型的滤波器都有其适用的场景和特点。

在Matlab中，我们可以利用Filter Design and Analysis工具箱中的函数来选择合适的滤波器类型。

3. 根据规格要求设计滤波器一旦确定了滤波器的类型，我们就可以根据规格要求来设计滤波器。

在Matlab中，可以利用Filter Design and Analysis工具箱中的函数来实现滤波器设计，包括巴特沃斯滤波器设计函数butter()、切比雪夫滤波器设计函数cheby1()和cheby2()、椭圆滤波器设计函数ellip()等。

4. 分析和优化滤波器性能设计完成滤波器后，我们需要对滤波器的性能进行分析和优化。

在Matlab中，可以利用Filter Design and Analysis工具箱中的函数来对滤波器的频率响应、相位响应、裙延迟等进行分析，并根据实际需求对滤波器进行优化。

5. 验证滤波器的性能我们需要对设计完成的滤波器进行性能验证。

在Matlab中，可以利用Signal Processing Toolbox提供的函数来对设计的滤波器进行信号处理和性能评估，以确保滤波器能够满足实际需求。

基于MATLAB的低通滤波器的仿真设计

本论文设计的是基于matlab的低通滤波器的仿真与实现主要是iir数字低通滤波器的设计与实现而iir数字低通滤波器的设计步骤是先设计模拟低通滤波器得到传递函数然后将这传递函数按一定的方法转换成数字滤波器的系统函数
嵌入式应用软件园()，版权所有，请勿转载/销售。
基于 MATLAB 的低通滤波器的仿真设计摘要
II
嵌入式应用软件园()，版权所有，请勿转载/销售。
目
录
引言 .................................................................................................................................................. 1 第 1 章绪论 ................................................................................................................................... 2 1.1 论文研究背景和意义 ...................................................................................................... 2 1.2 数字滤波器的发展动态 .................................................................................................. 2 1.3 数字滤波器的实现方法 .................................................................................................. 3 1.4 本论文研究的主要内容 .................................................................................................. 3 第 2 章数字低通滤波器的设计方法 ......................................................................................... 5 2.1 数字滤波器的递归与非递归的实现 ............................................................................. 5 2.2 数字滤波器的技术要求及指标 ..................................................................................... 6 2.3 无限冲激响应数字滤波器介绍 ..................................................................................... 8 2.4 无限脉冲滤波器的设计 .................................................................................................. 9 2.4.1 由模拟滤波器到数字滤波器 .................................................................................. 9 2.4.2 对给定技术指标的逼近方法概述 ........................................................................ 10 2.4.3 巴特沃斯模拟低通滤波器设计方法 .................................................................... 12 2.4.4 脉冲不变法设计 IIR DF ....................................................................................... 19 2.4.5 双线性 z 变换法设计 IIR DF ................................................................................ 23 第 3 章 MATLAB 下的低通数字滤波器的设计 .................................................................... 26 3.1 MATLAB 语言概述 ........................................................................................................ 26 3.1.1 MATLAB 语言的发展 ............................................................................................ 26 3.1.2 MATLAB 语言的特点 ............................................................................................ 26 3.2 滤波器设计函数用法简介 ............................................................................................ 27 3.3 在 MATLAB 环境下 IIR 数字低通滤波器的设计 ................................................... 28 3.3.1 数字低通滤波器的程序设计 ................................................................................ 28 3.3.2 基于 Simulink 低通数字滤波器仿真 ................................................................... 37 结论与展望 ................................................................................................................................... 41 致谢 ................................................................................................................................................ 42 参考文献 ....................................................................................................................................... 43 附录 A：外文文献及译文 .......................................................................................................... 44 附录 B：主要参考文献的题录及摘要...................................................................................... 48

基于Matlab的FIR低通滤波器的设计与仿真

3 实例仿真
MATLAB 信号处理工具箱提供了基于窗函数的
) xlabel( ’ Frequency /Hz’ ,’ fontsize’ , 8, ’ fontweight’ ,’ bold ’ ) set( gca, ’ fontsize’ , 8, ’ fontweight’ ,’ bold’ end
2 F IR 数字滤波器的窗函数设计方法
FI R 数字滤波器的设计是选择有限长度 (长度 j w 为 H )的单位脉冲响应 h ( n ) ,使其传输函数 H ( e )
N-1
1 数字滤波器的优点
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对比例 ,或者滤除某些频率成份的器件 . 与模拟滤波器相比 ,数字滤波的优点是 : ( 1 )精度和稳定性高 ;
Vol . 30 №8 Aug . 2009
基于 Matlab的 F IR 低通滤波器的设计与仿真
郭德才
(吉林大学四平链传动制造有限公司 ,吉林四平 136000)
摘要 : 该文利用数字信号处理理论和方法 ,利用 MATLAB 语言 ,通过实例设计一 F IR 数字低通滤波器 ,给出了 MATLAB 完整程序 . 实例仿真结果表明 ,该低通滤波器对低频信号的滤波效果理想 ,达到了预期目的 . 关键词 : 数字滤波器 ; Matlab; F IR 中图分类号 : TN702 文献标志码 : A 文章编号 : 1008 - 7974 ( 2009) 08 - 0035 - 03 收稿日期 : 2009 - 02 - 15 作者简介 : 郭德才 ( 1952 - ) ,男 ,吉林省东丰县 ,吉林大学四平链传动制造有限公司 ,工程师 .

简单低通滤波器设计及matlab仿真

简单低通滤波器设计及matlab仿真东北大学研究生考试试卷考试科目：课程编号：阅卷人:考试日期：姓名：xl学号：注意事项1.考前研究生将上述项目填写清楚.2.字迹要清楚,保持卷面清洁.3.交卷时请将本试卷和题签一起上交.4.课程考试后二周内授课教师完成评卷工作,公共课成绩单与试卷交研究生院培养办公室,专业课成绩单与试卷交各学院,各学院把成绩单交研究生院培养办公室.东北大学研究生院培养办公室数字滤波器设计技术指标：通带最大衰减： =3dB ，通带边界频率：＝100Hz阻带最小衰减：＝20dB 阻带边界频率：＝200Hz采样频率：Fs=200Hz 目标：1、根据性能指标设计一个巴特沃斯低通模拟滤波器。

2、通过双线性变换将该模拟滤波器转变为数字滤波器。

原理：一、模拟滤波器设计每一个滤波器的频率范围将直接取决于应用目的，因此必然是千差万别。

为了使设计规范化，需要将滤波器的频率参数作归一化处理。

设所给的实际频率为Ω（或f ），归一化后的频率为λ，对低通模拟滤波器令λ＝p ΩΩ/，则1=p λ，ps s ΩΩ=/λ。

令归一化复数变量为p ，λj p =，则pp s j j p Ω=ΩΩ==//λ。

所以巴特沃思模拟低通滤波器的设计可按以下三个步骤来进行。

(1)将实际频率Ω规一化 (2)求Ωc 和N11010/2-=P C αsp s N λααlg 110110lg10/10/--=这样Ωc 和N 可求。

p x fp s x s f根据滤波器设计要求＝3dB ，则C ＝1，这样巴特沃思滤波器的设计就只剩一个参数N ，这时Np Nj G 222)/(1111)(ΩΩ+=+=λλ(3)确定)(s G因为λj p =，根据上面公式有N N N p j p p G p G 22)1(11)/(11)()(-+=+=-由0)1(12=-+NN p 解得 )2212exp(πN N k jp k -+=，k ＝1，2， (2)这样可得1)212cos(21))((1)(21+-+-=--=-+πN N k p p p p p p p G k N k k求得)(p G 后，用ps Ω/代替变量p ，即得实际需要得)(s G 。

matlab设计低通滤波器

重庆邮电大学本科毕业设计（论文）摘要在当今的数字信息的世界里，数字信号处理已经演变成一门越来越重要的学科，并在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。

其中数字滤波是数字信号处理的重要内容。

数字滤波器可分为IIR和FIR两大类，对于IIR滤波器的设计来说主要有脉冲响应不变法和双线性变换法，而对于FIR数字滤波器的设计来说主要有窗函数法和频率采样设计法。

本文应用MATLBA对数字低通滤波器进行仿真，并给出一定频率的信号通过所设计的滤波器来验证滤波器的性能，主要的研究工作主要包括以下几方面的内容:(1)介绍IIR滤波器和FIR滤波器的结构特点并比较两者之间的差别。

(2)在MATLAB中应用双线性变换法和脉冲响应不变法设计IIR滤波器，给出了滤波器的频率特性图和相位特性图。

(3)通过编写MATLAB程序用窗函数设计法和频率采样法来完成FIR低通滤波器的设计，并给出几个不同频率的信号通过所设定的滤波器来验证滤波器的性能。

(4)在MATLAB中应用Simulink模块来仿真FIR低通滤波器，并在示波器上同时显示输入信号的频率和输出信号的频率，最后对结果进行分析。

【关键字】FIR滤波器IIR滤波器, 双线性变换法脉冲响应不变法窗函数法频率采样法MATLABABSTRACTIn nowadays world of digital information, digital signal processing has become an increasingly important subject, and has been widely applied in all fields, such as medicine, communications, and other areas, digital filters are important elements of digital signal processing. Digital filters can be divided into two kinds of IIR and FIR, IIR filter design for pulse response method and bilinear transformation method, for FIR digital filter design, the main Windows function method and frequency of sampling design.In this paper simulation using MATLAB for digital low-pass filter, and to give a signal of a certain frequency through the filters designed to verify the performance of filter, the main research work mainly includes the following content:(1) Describes the structure of FIR and IIR filters filter characteristics and comparison of the differences between the two.(2) In MATLAB using bilinear transformation method and impulse response method design of IIR filters, to out of the filters of frequency response and phase characteristics.(3) Design method by writing MATLAB programs use the windows function and frequency sampling method to accomplish the design of FIR low-pass filters, and gives several different frequency signals passes through a set of filters to verify that the filter's performance.(4) In the MATLAB Simulink simulation FIR low-pass filter module to the application, and also on the scope displays the frequency of the input signal and the output signal frequency, final analysis of the results.【Key words】FIR digital IIR digital filter Bilinear transformation methodImpulse response method Windows functionFrequency sampling method MATLAB目录前言 (1)第一章数字滤波器 (2)第一节数字滤波器的简介 (2)第二节数字滤波器的应用 (3)第三节数字滤波器的实现方法分析及优点 (4)第四节MATLAB和Simulink简介 (5)第五节本章小结 (7)第二章数字滤波器的结构和设计原理 (8)第一节数字滤波器的基本结构 (8)一、IIR滤波器的基本结构 (8)二、FIR滤波器的基本结构 (10)第二节数字滤波器的设计原理 (12)一、滤波器的设计步奏 (12)二、滤波器的性能指标 (13)第三节IIR滤波器与FIR滤波器的分析比较 (13)第四节本章小结 (15)第三章IIR滤波器的设计 (16)第一节脉冲响应不变法的基本原理 (16)一、变化原理 (16)二、混叠失真 (16)三、主要特点 (17)四、MATLAB（脉冲响应不变法）设计滤波器 (18)第二节双线性不变法的基本原理 (19)一、变换原理 (19)二、主要优缺点 (19)三、MATLAB(双线性变化法)设计数字低通滤波器 (19)第三节本章小结 (21)第四章FIR滤波器的设计 (22)第一节线性相位FIR滤波器的特点 (22)第二节利用窗函数设计FIR低通滤波器 (24)一、窗函数的基本思想 (24)二、几种常用的窗函数 (24)第二节频率采样法设计FIR低通滤波器 (32)一、频率采样设计法的基本原理 (32)二、线性相位的约束 (32)三、逼近误差及其改进措施 (32)第三节FIR数字滤波器的优化设计 (35)第四节本章小结 (36)第五章仿真结果及分析 (37)第一节MATLAB(窗函数法)设计FIR数字低通滤波器 (37)第二节MATLAB(频率采样法)设计FIR数字低通滤波器 (39)第三节Simulink仿真FIR滤波器 (42)第四节本章小结 (44)结论 (45)致谢 (46)参考文献 (46)附录 (47)一、英文原文 (48)二、英文翻译 (55)三、仿真脚本 (62)重庆邮电大学本科毕业设计（论文）前言模拟滤波器与数字滤波器的设计对工程，应用数学及计算机科学都是非常重要的。

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。