基于matlab的fdatool工具箱的数字滤波器设计详解总结_zhb
基于MATLAB工具箱的数字滤波器设计
基于MATLAB信号处理工具箱的数字滤波器设计摘要：传统数字滤波器工作起来，需要计算量很大，对于设计要求来说，又比较复杂，需要调整滤波特性，有很大的难度，并且影响它本身的应用以及功能。
本文中，主要介绍了利用MATLAB信号处理工具箱的功能，设计常规数字滤波器，设计过程中使用一些常用的专用软件。
对于，使用MATLAB语言程序设计以及信号处理工具箱的FDATool工具，各种界面的详细步骤都有详细的介绍。
对于MATLAB设计滤波器，为了减轻庞大的工作量，也为了简便直观，我们对比设计要求，以及滤波器特性的参数，这样才能更有利于，优化滤波器本身。
在本文中，主要解读了仿真软件Simulink对设计出来的滤波器仿真，设计过程中利用工具MATLAB。
我们验证结果的准确性，是通过软件仿真实验，从而达到对滤波器的设计。
关键词：MATLAB；模拟滤波器；数字滤波器目录1 引言 (1)2 模拟滤波器的设计 (1)2.1 几种常用的模拟滤波器 (2)2.2 巴特沃斯低通滤波器设计 (3)3 数字滤波器的设计 (5)4 结束语 (10)参考文献 (10)1引言基于对正弦基波，以及整词谐波的分析，可以得知系统电压，电流信号中，成分比较复杂，因此，在电力系统中，最关键的部件还是滤波器。
MATLAB和Mathematica、Maple共同称为三大数学软件。
MATLAB在数学类科技应用软件中，在数值计算方面地位不可代替。
MATLAB可以进行矩阵运算，绘制函数和数据，实现算法，创建用户界面，连接其他编程语言的程序等功能，它的应用方面主要在于，工程计算；控制设计；信号处理与通讯；图像处理信号检测；金融建模设计与分析等领域。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比其他语言完成事情简捷，因此可以直接使用,我们可以把自己的程序导入进MATLAB函数库中，方便以后的使用。
因此我们设计滤波时，根据指标，直接使用CAD程序，就可以得到高通、带通和带阻滤波器系统函数。
基于MATLAT／FDATOOL的数字滤波器的设计与分析
现 设 计 一 个 Ｉ 高通 滤 波 器 ． 术 指 标 如 下 ： 带 截 止 频 率 Ｉ Ｒ 技 阻
（ ） ｅ ＝
（ 刀
ｆ＝ ００ Ｚ￣带 截 止 频率 ｆ＝ ００ Ｚ； 样 频 率 Ｆ ＝ ００ Ｈ ； Ｏ １０ Ｈ ； ｓ２ ０ Ｈ 抽 ｓ １０ ０ Ｚ 阻 来逼 近 实 际 要 求 的频 率 响应 。 带 最 小衰 减 Ｒ － ０ 通 带 最 大 衰减 Ｒ ＝ ； 关 程序 如 下 ： ｓ２ ； ｐ ２相 ｃｅ ，ｌｓ ｌ ｌ ｃｏｅ ａｌ ￣ ； ３２用 程序 设 计 法 来 设 计 ｎＲ数 字滤 波 器 实 例 ．
ｆ＝ ０ Ｏ ｓ ００Ｆ＝ ０ ０ ；ｐ ２Ｒ ＝ ０Ｔ ／ｓ ｐ ２Ｏ ｆ＝１０ ；ｓ１０ ０Ｒ ＝ ；ｓ ２ ；＝ＩＦ；
Ｗ Ｉ ＝ ｐＦ ＊ ｉ ２Ｗ ｌ＝ｓＦ ＊ ｉ ２ ｐ ｆ／ ｓ ｐ‘ ； ｓ ｆ／ ｓ ｐ‘ ：
８ｄ Ｉ 【 ，ｃ］ｂ ｔ ｒ Ｗｌ， ｓ ｐ ｓ ’％确定 ｂ ｔ ｒｏ ｈ Ｎｗ ｈ ｕ ｏ （ ｐ ＝ ｔｄ Ｗｌ Ｒ ， ， ， ａ ｕｔ ｗ ｎ 的最小 阶效 Ｎ和频率 为一 ０ Ｂ的 ＦＲ数 字 低 通 滤 波 器 ．由其 ｅ 选 择 凯 泽 窗进 行 设 计 ． 主要 程 序 如 下 ： 参 数 Ｗｎ ｆ＇， ｂＩａ （）％ 设计 模 拟 低 通 原 型 的 零 极 点 增 益 参数 ｚ ｋ Ｉｌ Ｎ； ｐ ｔｐ ｂ ｔ ７ ８ ５ ｅｈ ．６ ； ＝ ｆ １印 ２ ，）％将 零极 点 增 益 转 换 为 分 子 分 母 参 数 ｂ ＝ 嘶 ｋ； ｗｉｄ ｗ ａｓｒ ｒｅ＋ ，ｅａ； ｎ ｏ ＇ ｉｅ（ ｄｒ ｌｂｔ） ￣ ｏ ｒ， － ｑ｛＾５ ； ｈ１ ｓ ｂ ｌ１％将 低 通 原 型 转 换 为 模 拟 高 通 ２ ｂｆｌ ｒ ｗ ／， ；ｉ ｏ） ＝ ｒ（ ｄ ｃ ｌ ｉ ｏ ￣， ｇ ％ｗ ｗｎ ｗ； ｉ ｄ Ｏ ｅａｈ ２ Ｆ＊ ｎ ｃ／）％用脉冲响应不变法进行模数 转换 ｍ ｇ ｃ＝ ＊ｓｔ （ ｈ ； ａｗ ２ ’ ＝ ｚ ＂１ ％频事响应 ｗ ｑ（ ｌ ） 】 ｂ ； ｔ ．ｓ ｌ ｈ （ ａ ｒ ｇｃ ）％给出传输函数 Ｈ（） ￣ Ａ］ ｐ ｐｂ ， ａ ａｈ； ＝ ２ ，Ｏ ￣ ｚ ６ Ｉ ３， ｇｌ ） ［ｚ ｚ ｂ ｉ ｎ Ｂ ）％ 生成频率响应参数 ８， ］ ｉ ｅ ｒ Ｌ ； Ａ＝ｌ （ ｎ ｐｏ ｗ２ ． ｇ 硼ｎＢ－ ； ｌ （， １ ｌ ｂ ｏ ＂ ｔ ００ ）
基于Matlab的数字滤波
Frenquency specifications选项，可以 详细定义频带的各参数，包括采样频率 fs和频带的截止频率。它的具体选项由 filter type选项和design method选项决 定，bandpass（带通）滤波器需要定义
fstop1（下阻带截止频率）、fpass1 （通带下限截止频率）、fpass2（通带 上限截止频率）、fstop2（上阻带截止 频率），而lowpass（低通）滤波器只 需要定义fstop1、fpass1。采用窗函数 设计滤波器时，由于过渡带是由窗函数
97阶布莱克窗
波纹逼近法
最小乘方法
结论
在同样滤波器阶数情况下，窗函数设计法设计方法相 对简便，通带内稳定性高，过渡带宽度随窗函数种类 变化，其中汉宁窗、汉明窗、布莱克曼窗函数法的过 渡带相比凯泽窗较窄，但凯泽窗最小阻带衰减最高； 波纹逼近法设计出的滤波器相对其他几种方法通带内 不够平稳；最小乘方法相比于其他设计方法误差较低， 通带内平稳度较高并且最小阻带衰减较高。通过分析 推广到实际设计中去：对通带内平稳度要求较高时优 先选用窗函数法；对最小阻带衰减要求较高时可优先 选择最小乘方法；要求阶数或计算量较低时可优先选 择波纹逼近法。
+10*sin(8*pi*100*t1);
• %采用减法滤波器滤掉va1中的直流分量和4,8次 谐波分量
• Y=zeros(1,6);
• for jj=7:m(2)
•
Y(jj)=(va1(jj)-va1(jj-6))/1.414;
• end • %输出波形, 每周期采样24个点，一个点相当于15
度，6个点为90度，移项90度的波形和原始波形叠 加后波形幅值会增大倍，为了便于比较，叠加后 的波形幅值除以。
基于MATLAB的数字滤波器设计(DOC)
目录1 引言 (1)2 设计任务 (2)2.1设计内容 (2)2.2设计要求 (2)3 语音信号的采集及时频分析 (3)3.1语音信号的采集 (3)3.2语音信号的时频分析 (3)4 基于MATLAB的数字滤波器的设计 (5)4.1数字滤波器的设计 (5)4.1.1数字滤波器的基本概念 (5)4.1.2 IIR滤波器设计思想 (5)4.2IIR数字滤波器设计 (5)4.2.1 IIR低通滤波器设计 (5)4.2.2 IIR带通滤波器设计 (7)4.2.3 IIR带通滤波器设计 (9)5 合成信号及其滤波 (12)5.1合成信号 (12)5.2合成信号滤波 (13)6 设计系统界面 (15)6.1系统界面设计工具—GUI概述 (15)6.2界面设计及使用说明 (15)7 心得体会 (18)参考文献 (19)附录 (20)1 引言数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数值计算的方法对信号进行采集、抽样、变换、综合、估值与识别等加工处理，借以达到提取信息和便于应用的目的。
它在语音、雷达、图像、系统控制、通信、航空航天、生物医学等众多领域都获得了极其广泛的应用。
具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等优点。
数字滤波器, 是数字信号处理中及其重要的一部分。
随着信息时代和数字技术的发展，受到人们越来越多的重视。
数字滤波器可以通过数值运算实现滤波，所以数字滤波器处理精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活不存在阻抗匹配问题，可以实现模拟滤波器无法实现的特殊功能。
数字滤波器种类很多，根据其实现的网络结构或者其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即有限冲激响应( FIR，Finite Impulse Response)滤波器和无限冲激响应( IIR，Infinite Impulse Response)滤波器。
IIR滤波器采用递归型结构，即结构上带有反馈环路。
IIR滤波器运算结构通常由延时、乘以系数和相加等基本运算组成，可以组合成直接型、正准型、级联型、并联型四种结构形式，都具有反馈回路。
滤波器设计—fdatool工具及代码设计说明
黎美琪 0 通信工程2班实验一基于FDATool的FIR及IIR滤波器设计一、实验目的：1.学会使用fdatool设计滤波器2.分析比较不同滤波器的特性二、实验条件Matlab 2013b pc机三、实验过程知识储备：使用FDATool设计FIR滤波器的具体步骤1.1 滤波器指标若需要设计一个16阶的FIR滤波器（h(0)=0），给定的参数如下：(1) 低通滤波器注：阶数问题这个选项直接影响滤波器的性能，阶数越高，性能越好，但是相应在FPGA实现耗用的资源需要增多。
在这个设置中提供2个选项：Specify order和Minimum order，Specify order是工程师自己确定滤波器的阶数，Minimum order是让工具自动确定达到期望的频率相应所需要的最小阶数。
(2) 采样频率Fs为8kHz，滤波器Fpass为3kHz，Fstop为3050hz(3) 输入序列位宽为9位（最高位为符号位）在此利用MATLAB来完成FIR滤波器系数的确定。
1.2 打开MATLAB的FDAToolMATLAB集成了一套功能强大的滤波器设计工具FDATool（Filter Design & Analysis Tool），可以完成多种滤波器的设计、分析和性能评估。
在MATLAB主命令窗口键入“fdatool”，打开FDATool程序界面，如图B.2所示。
1.3 滤波器设计FDATool界面左下侧排列了一组工具按钮，其功能分别如下所述：滤波器转换（TransForm Filter）设置量化参数（Set Quantization Parameters）实现模型（Realize Model）导入滤波器（Import Filter）多速率滤波器（Multirate Filter）零极点编辑器（Pole-zero Editor）设计滤波器（Design Filter）选择其中的选择Design Filter按钮，进入设计滤波器界面，进行下列选择，如图B.3所示。
基于MATLAB_FDATOOL工具箱的IIR数字滤波器的设计及仿真
科技广场2010.70引言在现代通信系统中，由于信号中经常混有各种复杂成分，很多信号的处理和分析都是基于滤波器而进行的。
但是，传统数字滤波器的设计使用繁琐的公式计算，改变参数后需要重新计算，尤其是高阶滤波器时工作量很大。
利用MAT-LAB信号处理箱可以快速有效地实现数字滤波器的设计与仿真。
MATLAB是MATHWORK公司推出的一套面向科学和数值计算的可视化语言,它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体,是一个高度集成系统,具有友好的用户界面和良好的帮助功能。
MATLAB自带的信号处理工具箱( Signal Processing Toolbox)具有强大的信号处理和分析功能,利用MATLAB软件优越的数字分析及仿真功能,对理解数字滤波器及数字滤波具有一定参考价值。
数字滤波器根据其冲击响应函数的时域特性可以分为有限长冲击响应(FIR)和无限长冲击响应(IIR)。
下面以IIR型数字滤波器的设计为例来具体说明MATLAB在数字滤波器设计及系统仿真方面的应用。
1IIR数字滤波器传统设计方法IIR数字滤波器设计的基本思路是：模拟系统与离散系统存在着互相模仿的理论基础，可以用数字滤波器的特性去模仿模拟滤波器的特性，首先设计一个模拟滤波器的传递函数H(s)，然后通过复变量s与复变量z之间的变换关系求出数字滤波器的系统函数H(z)。
模拟滤波器到数字滤波器的转换可在时域进行也可在频域实现,时域转换的关键是要使数字滤波器与模拟滤波器时域响应的采样值相等,以保持其瞬态特性不变,常用的是冲击响应不变法。
频域变换法必须使得数字滤波器在-π≤ω≤π范围内的幅频特性与模拟滤波器在-π/T≤ω≤π/T范围内的幅频特性一致,即保证s 平面与z平面上幅频特性的一一单值对应关系,常用的是双线性变换法。
传统设计方法思路清晰,步骤详尽,可参阅公式、手册循章而行。
但由于计算繁琐,设计过程中要改变参数和滤波器类型时都要重新计算。
它需要反复的实验，需要设计者凭借经验设定参数,很多时候要根据设计要求和滤波效果不断调整，以达到设计的最优化。
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 绪论1.1 本课题的研究目的及意义数字滤波是数字信号处理的重要基础，在对信号的滤波、检测及参数的估计等信号应用中，数字滤波是使用最为广泛的一种技术。
数字滤波是语音和图象处理、模式识别、谱分析等应用中的一个基本的处理技术，它是数字信号处理中最重要的组成部分之一，几乎出现在所有的数字信号处理系统中[1]。
数字滤波的实现主要是依靠数字滤波器，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，其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。
数字滤波器在语音信号处理、图像信号处理、医学生物信号处理以及其他应用领域都得到了广泛应用，例如电视、VCD、音响、医学图像处理等。
由于电子计算机技术和大规模集成电路的发展，数字滤波器已可用计算机软件实现，也可用大规模集成数字硬件实时实现。
数字滤波器没有漂移，能够处理低频信号，频率响应特性可做成非常接近于理想的特性，且具有高精度、高可靠性、可程控改变特性或复用、便于集成等优点，它可以满足滤波器对幅度和相位特性的严格要求，可以避免模拟滤波器所无法克服的电压漂移、温度漂移和噪声等问题[2]。
而且数字滤波器的种类繁多，有低通、高通、带通、带阻和全通等类型，它可以是时不变的或时变的、因果的或非因果的、线性的或非线性的，便于选择和使用，这些优势决定了数字滤波器的应用越来越广泛，因此滤波器的研究具有极为重要的意义。
1.2 国内外发展现状关于数字滤波器，早在上世纪40年代末期就有人讨论过它的可能性问题，在50年代也有人讨论过数字滤波器的实现问题。
但直到60年代中期，才开始形成关于数字滤波器的一套完整的正规理论。
这一时期，提出了各种各样的数字滤波器结构，有的以运算误差最小为特点，有的则以运算速度快见长。
同时也出现了数字滤波器的各种逼近方法和实现方法，对递归和非递归两类滤波器作了全面的比，统一了数字滤波器的基本概念和理论，开始形成有限冲激响应（IIR）滤波器和无限冲激响应（FIR）滤波器的初步理论。
基于MATLAB_的数字滤波器设计与仿真
和现实意义。
1 数字滤波器的设计原理
选择滤波器长度、滤波器系数的处理称为数字滤
波器设计。 在设计数字滤波器时,通常希望在通频带
内具有近似平坦的频率响应和幅值。 数字滤波器的
另一个重要的理想特性是线性相位。 一个斜率为整
数的线性相位在时域上对应一个简单的延迟,它使相
率为 125 Hz、 通 带 频 率 为 0 Hz、 通 带 最 大 衰 减 为
1 dB,阻带最小衰减为 60 dB。 ( 2) 等波纹带通滤波
器 2 规 格。 阻 带 频 率 1 为 125 Hz、 通 带 频 率 1 为
250 Hz、 通 带 频 率 2 为 770 Hz、 阻 带 频 率 2 为
4 结语
本文基于 MATLAB 软件,通过数字信号处理工
具箱 FDATool 设计了 6 种 FIR 数字滤波器, 并利用
Simulink 进行了仿真,通过对均衡器输入音频为一首
歌“ love me like you do” 的信号对设计的滤波器进行
频谱分析,对比输入音频信号和输出音频信号的波
[2] 姜恩华,周建芳,邹锋,等. FIR 数字滤波器综合实
验设计[ J] . 曲阜师范大学学报( 自然科学版) ,2023
(1) :64 - 68.
[3] 谢芳,陆文骏. 基于 MATLAB 的 IIR 数字滤波器的
设计与仿真[ J] . 湖南文理学院学报( 自然科学版) ,
2022(3) :39 - 58.
( FDATool) 界面进行数字滤波器的设计 [ 6] 。 根据滤
波器的幅频响应图可以直观地看出滤波器的通带与
阻带。 通过 Filter Designer 菜单的“ File” → “ Generate
基于MATLAB的数字滤波器设计设计
基于MATLAB的数字滤波器的设计摘要本文分别研究了在MATLAB环境下IIR数字滤波器和FIR数字滤波器的设计方法及实现方法，并进行图形用户界面设计，以显示本文所介绍滤波器的特性。
在无限脉冲响应（IIR）数字滤波器设计中，先进行模拟滤波器的设计，然后进行模拟-数字滤波器转换，即采用脉冲响应不变法及双线性Z变化法设计数字滤波器，最后进行滤波器的频带转换。
在有限脉冲响应（FIR）数字滤波器设计中，讨论了FIR线性相位滤波器的特点和用窗函数法设计FIR滤波器两个问题。
两类滤波器整个设计过程都是按照理论分析、编程设计、具体实现的步骤进行的。
为方便分析者直观，形象，方便的分析滤波器的特性，创新的设计出了图形用户界面——滤波器分析系统。
整个系统分为两个界面，其内容主要包含四部分：System(系统)、Analysis(分析)、Tool(工具)、Help(帮助)。
关键词：数字滤波器、MATLAB、无限脉冲响应、有限脉冲响应、图形用户界面Matlab-based digital filter designAbstractIn this thesis, designs of the Infinite Impulse Response digital filter (IIR) and Finite Impulse Response digital filter (FIR) under MATLAB are studied. And the Graphical User Interfaces (GUI) to analysis the characteristics of filter is designed.The design of IIR filters can be achieved through three steps: firstly, the design of analog low-pass filter; secondly, it is analog-to-digital filter conversion; lastly, it is the conversion of filter frequency band. In design of FIR filters, two questions are discussed: the characteristics of FIR linear phase filter and reasoning of related formulas; the other is about the design of the FIR filters by means of window functions. The design of FIR and IIR follows the procedures of theoretical analysis, programming design and realization.We design the Graphical User Interfaces (GUI) of the digital filter analysis system makes sure of people can analysis the characteristics of the design directly and easily. The whole system divide into two graphical interfaces, it contains four parts: System, Analysis, Tool and Help.Keywords: Digital Filter, MATLAB, IIR, FIR, Graphical User Interfaces目录引言 (1)第1章绪论 (2)1.1 数字滤波技术 (2)1.1.1 滤波器原理 (3)1.1.2 数字滤波器设计方法概述 (3)1.2 MATLAB软件简介 (4)第2章 IIR滤波器概况及其MATLAB实现 (6)2.1 模拟滤波器及其MATLAB实现 (6)2.1.1 巴特沃斯低通滤波器 (6)2.1.2 切比雪夫低通滤波器 (7)2.1.3 椭圆低通滤波器 (8)2.2 模拟—数字滤波器变换及其MATLAB实现 (8)2.2.1 脉冲响应不变法 (9)2.2.2 双线性Z变换法 (10)2.3小结 (11)第3章 FIR滤波器设计及其MATLAB实现 (12)3.1 线性相位FIR数字滤波器的条件和特点 (12)3.1.1 线性相位条件 (12)3.1.2 线性相位FIR滤波器幅度特性的特点 (13)3.1.3 线性相位FIR滤波器零点分布特点 (13)3.2 常用窗函数及其MATLAB实现 (13)3.2.1 常用窗函数介绍 (13)3.2.2 各种窗函数的实现与比较 (15)3.3 基于窗函数的FIR数字滤波器设计及其MATLAB实现 (16)3.3.1 海明窗设计数字低通滤波器 (17)3.3.2 汉宁窗设计数字高通滤波器 (19)3.3.3 布拉克曼窗及三角窗设计数字带通滤波器 (21)3.4 小结 (24)第4章图形用户界面设计--滤波器分析系统 (25)4.1 MATLAB中GUI设计技术特点 (25)4.1.1 GUIDE简介 (25)4.1.2 GUI设计规范及设计步骤 (25)4.2 滤波器分析系统及其MATLAB实现 (26)4.2.1 滤波器分析系统的初始界面 (27)4.2.2 滤波器分析系统的主界面 (28)4.3 小结 (34)总结与展望 (35)致谢 (36)参考文献 (37)附录 (39)附录A 外文文献及译文 (39)附录B 主要参考文献 (44)插图清单图 1-1 LIS系统 (3)图 2-1 理想切比雪夫I型滤波器的幅频特性 (7)图 2-2 理想切比雪夫I型滤波器的幅频特性 (8)图 2-3 双性线Z变换法的映射关系 (10)图 3-1 常用窗函数时域幅度曲线比较 (15)图 3-2 常用窗函数频域幅度曲线比较 (10)图 3-3 FIR数字低通滤波器脉冲响应与幅度响应 (16)图 3-4 FIR数字低通滤波器脉冲响应与幅度响应 (19)图 3-5 FIR数字带通滤波器脉冲响应与幅度响应 (20)图 3-6 FIR数字带阻滤波器脉冲响应与幅度响应 (22)图4-1 设计步骤 (24)图4-2属性编辑控制器 (26)图4-3 按下按键CLOSE后出现的问题显示对话框 (27)图4-4滤波器分析系统的主界面的下拉式菜单 (28)图4-5菜单编辑器 (29)图 4-6 IIR模拟带通滤波器参数输入选择 (29)图 4-7切比雪夫I型带阻模拟滤波器（阶次N=2,9） (30)图 4-8 IIR数字滤波器Analyze (32)图 4-9 FIR数字滤波器Analyze (33)图 4-10 错误信息显示对话框 (33)图 4-11信息显示对话框 (34)表格清单表 3-1 各种窗函数的性能比较 (16)引言随着信息时代和数字世界的到来，数字信号处理已成为当今一门极其重要的学科和技术领域。
MATLAB滤波器设计与分析工具(FDATool)
菜单的意义与功能。
(1) File 菜单
使用菜单【File/Export】可导出或保存设计结果。可以选择导出的是滤波器的系数向量 还是整个滤波器对象（把设计结果导出为滤波器对象 qfilt 时，系统应安装有滤波器设计工 具箱），可以选择把导出结果保存为 MATLAB 工作空间中的变量、文本文件或.MAT 文件。
【Analysis/Impulse Response】选项，就可以得到图 7-4-9 所示该型滤波器的冲击响应曲线。
Impulse Response 0ห้องสมุดไป่ตู้6
0.5
0.4
Amplitude
0.3
0.2
0.1
0
-0.1 0
2
4
6
8
10
12
14
Time (mseconds)
图 7-4-9 滤波器的冲击响应曲线
(1) 响应类型 在滤波器设计与分析工具 FDATool 中 FIR 滤波器响应类型可以设置为低通、 高通、带阻、微分器、Hilbert 变换器、多带滤波器、任意幅度响应、升余弦、任意群延迟、 半带低通、半带高通、奈奎斯特、逆 sinc 低通或逆 sinc 高通滤波器。
(2) 设计方法 FIR 滤波器的设计方法可以选择为等波纹、最小均方、窗函数、最大扁平、最小 P 阶范 数或约束等波纹。
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。
实验四基于fdatool滤波器的设计
实验四基于fdatool滤波器的设计梧州学院实验报告实验课程：数字信号处理实验名称：基于fdatool滤波器的设计实验时间：2021.12.15 实验设备：电脑、matlab软件实验目的：1、matlab环境下，掌握利用窗函数设计滤波器的工具箱fdatool；2、根据已知参数，利用fdatool设计滤波器，掌握分析其性能的方法；3、根据所设计的滤波器，完成滤波实验原理：IIR滤波器主要设计方法先设计一个模拟低通滤波器，然后把它转化为形式上的数字滤波器。
但对于FIR滤波器来说，设计方法的关键要求之一就是保证线性相位条件。
而IIR滤波器的设计方法中只对幅值特性进行设计，因此无法保证相位。
所以FIR滤波器的设计需要采用完全不同的方法。
FIR滤波器的设计方法主要有窗函数法、频率采样法、切比雪夫逼近法等。
实验内容：设计一个低通滤波器，要求采样频率fs=1500Hz，信号最高频率600Hz，阻带最小衰减不低于50db的低通滤波器。
要求：1）记录滤波器的幅度特性图；2）记录滤波器的相位特性图；3）记录滤波器的阶数4）导出滤波器的时域序列h(n)已知实验二中信号x(t)=sin(2pi100t)+sin(2pi500t)要求：1、画出信号的时域波形2、编程实现信号的幅频特性曲线，并记录波形3、分别设计低通和高通滤波器，滤除100Hz和500Hz频率的信号，并记录滤除后的时域波形和幅频特性曲线。
程序：clearTp=0.1;fs0=1500;t=1/fs0;T=0:t:0.1;n=0:length(T)-1;x=sin(2pi100T)+sin(2pi500T); subplot(2,2,1);plot(n,x);title(''原始信号x'')subplot(2,2,2);xk0=fft(x);%频谱N=length(xk0);N1=fix(N/2);F=1/0.1;n1=(0:(Tpfs0)/2-1);wk0=n1F;plot(wk0,tabs(xk0(1:N1))); title(''x的幅度谱'')hd=untitledwck1;%使用fdatool生成滤波器系数x1=filter(hd,x);%调用filter函数，对x进行滤波subplot(2,2,3);plot(n,x1);title(''滤波后的信号'')subplot(2,2,4);xk1=fft(x1);plot(wk0,tabs(xk1(1:N1)));title(''滤波后信号的频谱'')实验总结在本次实验中，FIR滤波器实现一般采用窗函数法和等纹波设计法。
滤波器设计—fdatool工具及代码设计详解
黎美琪201300800610 通信工程2班实验一基于FDATool的FIR及IIR滤波器设计一、实验目的：1.学会使用fdatool设计滤波器2.分析比较不同滤波器的特性二、实验条件Matlab 2013b pc机三、实验过程知识储备：使用FDATool设计FIR滤波器的具体步骤1.1 滤波器指标若需要设计一个16阶的FIR滤波器（h(0)=0），给定的参数如下：(1) 低通滤波器注：阶数问题这个选项直接影响滤波器的性能，阶数越高，性能越好，但是相应在FPGA实现耗用的资源需要增多。
在这个设置中提供2个选项：Specify order和Minimum order，Specify order是工程师自己确定滤波器的阶数，Minimum order是让工具自动确定达到期望的频率相应所需要的最小阶数。
(2) 采样频率Fs为8kHz，滤波器Fpass为3kHz，Fstop为3050hz(3) 输入序列位宽为9位（最高位为符号位）在此利用MATLAB来完成FIR滤波器系数的确定。
1.2 打开MATLAB的FDAToolMATLAB集成了一套功能强大的滤波器设计工具FDATool（Filter Design & Analysis Tool），可以完成多种滤波器的设计、分析和性能评估。
在MATLAB主命令窗口内键入“fdatool”，打开FDATool程序界面，如图B.2所示。
1.3 滤波器设计FDATool界面左下侧排列了一组工具按钮，其功能分别如下所述：滤波器转换（TransForm Filter）设置量化参数（Set Quantization Parameters）实现模型（Realize Model）导入滤波器（Import Filter）多速率滤波器（Multirate Filter）零极点编辑器（Pole-zero Editor）设计滤波器（Design Filter）选择其中的选择Design Filter按钮，进入设计滤波器界面，进行下列选择，如图B.3所示。
matlab设计数字滤波器
如何能得知FIR的系数呢？假如是一些没有特殊要求的平滑（低通）滤波的场合，可以简单地采用平均值滤波的方法，所谓平均值滤波，即各个系数相等。
设平均值滤波器的阶数是N，则可以取b n=1/N。
实际使用时，只要每个系数相等即可，不必一定等于1/N。
假如面对一些对通频带、截止频率、阶数有特殊要求的场合，有两种方法，一种是根据系数计算步骤（可参考Fundamentals of Digital Signal Processing, Joyce Van de Vegte），二是用Matlab的Fdatool工具进行滤波器设计。
选择第二种方法明显的有优越性。
关于fdatool的使用，Matlab有提供详细的指导，在Matlab命令行输入help fdatool，再点入doc fdatool即可查看。
>> help fdatoolFDATOOL Filter Design & Analysis Tool.FDATOOL launches the Filter Design & Analysis Tool (FDATool). FDATool is a Graphical User Interface (GUI) that allows you to design or import, and analyze digital FIR and IIR filters.If the Filter Design Toolbox is installed, FDATool seamlessly integrates advanced filter design methods and the ability to quantize filters.See also FVTOOL, SPTOOL.>> doc fdatoolToolbox下的Filter Design图1 Fdatool设计滤波器图2 冲激响应图3 滤波器系数这些系数是按下Design Filter后自动生成的。
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基于fdatool 工具箱的数字滤波器设计详解
概述概述：：
FDATool(Filter Design & Analysis Tool)是MATLAB 信号处理工具箱里专用的滤波器设计分析工具，MATLAB 6.0以上的版本还专门增加了滤波器设计工具箱(Filter Design Toolbox) 。
FDATool 可以设计几乎所有的常规滤波器，包括FIR 和IIR 的各种设计方法。
它操作简单，方便灵活。
一． 在matlab 的命令命令窗口窗口窗口里输入命令里输入命令里输入命令：：fdatool
得到如下得到如下设计设计设计界面界面界面：：
FDATool 界面总共分两大部分界面总共分两大部分，，一部分是Design Filter ，在界面的下半部下半部，，用来设置滤波器的设计参数用来设置滤波器的设计参数；；另一部分则是特性区另一部分则是特性区，，在
界面的上半部分界面的上半部分，，用来显示滤波器的各种特性用来显示滤波器的各种特性。
二． 界面详解界面详解：：
1. Filter Type(滤波器类型) 选项选项，，包括:
Lowpass(低通) 、Highpass(高通) 、Bandpass (带通) 、Bandstop(带阻)和特殊的FIR 滤波器。
2. Design Method(设计方法) 选项选项，，包括:
IIR 滤波器的Butterworth(巴特沃思)法、Chebyshev Type Ⅰ(切比雪夫Ⅰ型)法、Chebyshev Type Ⅱ(切比雪夫Ⅱ型)法、Elliptic(椭圆滤波器)法;
FIR 滤波器的Equiripple 法、Least2Squares(最小乘方)法、Window(窗函数)法。
3. Filter Order(滤波器阶数)选项,定义滤波器的阶数定义滤波器的阶数，，包括:
Specify Order(指定阶数)
MinimumOrder(最小阶数)
在Specify Order 中填入所要设计的滤波器的阶数(N 阶滤波器，Specify Order=N-1)，如果选择Minimum Order ，则MATLAB 根据所选择的滤波器类型自动使用最小阶数。
4. Frenquency Specifications 选项选项，，可以详细定义频带的各参数可以详细定义频带的各参数，，
包括采样频率fs 和频带的截止频率。
它的具体选项由Filter Type 选项和Design Method 选项决定，例如Bandpass(带通)滤波器需要定义Fstop1(下阻带截止频率)、Fpass1(通带下限截止频率)、Fpass2(通带上限截止频率)、Fstop2(上阻带截止频率)，而
Lowpass(低通)滤波器只需要定义Fstop1、Fpass1。
采用窗函数
设计滤波器时，由于过渡带是由窗函数的类型和阶数所决定的，所以只需要定义通带截止频率，而不必定义阻带参数。
选项，，可以定义幅值衰减的情况
可以定义幅值衰减的情况。
5.Magnitude Specifications选项
例如设计带通滤波器时, 可以定义Wstop1(频率Fstop1处的幅
值衰减)、Wpass(通带范围内的幅值衰减)、Wstop2(频率Fstop2
处的幅值衰减)。
当采用窗函数设计时，通带截止频率处的幅值
衰减固定为6db，所以不必定义。
6.Window Specifications选项
当选取采用窗函数设计时，该选项可定义，它包含了各种窗函
数。
三． 操作详解：
1.设定好参数后，按界面下方的按钮。
2.设计的结果显示在界面上。
可以通过选择不同的选项，观察
所需的数据或图形；
1.显示的是未设计之前的，例如下图
2.显示的是滤波器的幅频特性
3.显示的是滤波器的相频特性；
4.同时显示滤波器的幅频特性和相频特性；
5.显示滤波器的幅频延时
6.显示滤波器的相位延时
7.滤波器的冲击响应
8.滤波器的阶越响应
9.滤波器的零点和极点的图
10.滤波器的系数
11.滤波器的信息
12.略
13.略
四． 导出滤波器的系数
点【File】->【Export】，出现如下界面：
按【Export】即可在工作区看到Num变量的值，即为系数。