滤波器设计分析工具FDATool和滤波器可视化工具FVTool要点
滤波器设计工具
数字信号处理GUI库
★将当前对话框频谱的默认名称spect1更名为y_spect。 ★单击【OK】键，确定频谱的导入。此时 “Import to SPTool”对话框如图1-41所示。
图1-41 从MATLAB工作空间导入频谱数据
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2)信号的时域分析
信号的时域分析是指利用Signals区域的view观察器对信 号的时域波形进行观察、缩放、测量和比较等操作。 【例1-28】对例1-26产生的信号y进行时域分析。 ★在SPTool主窗口的“Signals”栏中选中sigy.spt信号。 ★单击“Signals”栏下面的【View】按钮，这时将弹出 图1-42所示的信号观察窗。 ★对信号进行观察与测量。
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◆频谱的导入 频谱数据的结构类型只有一种类型，即[auto]类，它表示 频谱的数据源是单个信号的自频谱，而不是互频谱。 【例1-27】将例1-16产生的信号通过例1-17所设计的滤波器 进行滤波，将滤波后信号的频谱从MATLAB工作空间中导入。
图1-40 从MATLAB工作空间导入滤波器数据
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然后，按照如下的步骤将信号数据y和采样频率Fs导入 SPTool窗口的“Signals”栏中： ★在“Import to SPTool”对话框的右上角的“Import As：”下拉列表中选择Signal类型。 ★确定数据变量和采样率。在“Import to SPTool”对话框 的“Workspace Contents”列表框中选择信号数据y，然后 单击与“Data”编辑框相对应 【→】按钮，这样在“Data” 编辑框中将显示信号数据的名称y。同理，选择信号采样频 率Fs，然后单击与“Sampling Frequency”编辑框相对应的 【→】按钮，这样在“Sampling Frequency”编辑框中将显 示采样频率的名称Fs。
滤波器设计分析工具FDATool和滤波器可视化工具FVTool要点
讲座13滤波器设计剖析工具FDATool和滤波器可视化工具FVTool13.1．简介FDATool(FilterDesignandAnalysisTool)是一个功能强盛的数字滤波器剖析设计工具。
它的主要功能以下：1）设计参照滤波器所谓参照滤波器就是不考虑全部量化效应而采纳双精度浮点数据格式、在通用计算机上实现的滤波器。
FDATool涵盖了信号办理工具箱中全部的滤波器设计方法。
利用它能够方便地设计出知足各样性能指标（或直接指定滤波器系数）的滤波器，而且能够查察该滤波器的各样剖析图形（比如滤波器的模频特征、相频特征、群时延、令极点图等）。
待设计出满意的滤波器后，还能够将其系数直接导出为Matlab变量、文本文件或C语言头文件等。
（2）仿真和剖析量化滤波器的性能参照滤波器是一种不考虑数据量化的理想滤波器。
实质滤波器则使用必定的量化器，把滤波器从双精度浮点格式变换为定点或变精度浮点格式。
这样的滤波器称为量化滤波器。
量化滤波器的频次特征常常与本来的滤波器不一致，有时甚至会使一个稳固的滤波器变得不稳固。
滤波度量化效应与滤波器的运算构造亲密有关。
为了仿真和剖析量化滤波器的性能，滤波器设计工具箱供给了一整套定义在量化对象基础上的量化函数。
图示出量化对象的层次构造。
图滤波器设计工具箱中的量化对象FVTool(FilterVisualTool)是隶属于FDATool的工具。
能够在Matlab的工作区或在.M.文件调用这两种工具。
本讲座将介绍这两种调用方法。
本讲座只介绍用FDATool设计参照滤波器。
对于用FDATool仿真和剖析量化滤波器的问题，读者可参阅《Matlab6.5及其在数字信号办理中的应用》（王宏著，清华大学第一版社，2004年）《数字信号办理原理、实现与应用》（高西全著，电子工业第一版社，2006年）13.2 FDATool的界面在Matlab的命令窗键入FDATtool命令，就能够进入滤波器仿真和剖析环境，获取1图所示的界面。
利用FDATool进行数字滤波器的设计以及仿真实验
利用FDATool进行IIR数字滤波器的设计以及仿真实验姓名：许锦旋专业：物理电子学IIR数字滤波器具有无限宽的冲激响应，与模拟滤波器相匹配，所以IIR滤波器的设计可以采取在模拟滤波器设计基础上进一步变换的方法。
其设计方法主要有经典设计法、直接设计法和最大平滑滤波器设计法，现在主要介绍利用FDATool的设计方法。
1 FDATool界面设计1.1 FDATool的介绍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，MATLAB6.0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。
FDATool界面分为两大部分，一部分是Design Filter,在界面的下半部，用来设置滤波器的设计参数；另一部分则是特性区，在界面的上半部分，用来显示滤波器的各种特性。
Design Filter部分主要分为：FilterType(滤波器类型 )选项，包括Lowpass(低通 )、Highpass(高通 )、Bandpass(带通 )、Bandstop(带阻 )和特殊的FIR滤波器。
Design Method(设计方法 )选项，包括IIR滤波器的Butterowrth(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 )法和FIR滤敞器的Equiripple法、Least-Squares(最小乘方 )法、Window(窗函数 )法。
Filter Order(滤波器阶数 )选项，定义滤波器的阶数，包括Specify Order(指定阶数 )和Minimum Order(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)。
课程设计利用FDATool设计IIR数字滤波器
电子电路CAD及仿真技术专题训练说明书题目：利用FDATool设计IIR数字滤波器系部：专业：班级：学生姓名:学号:指导教师:2021年05 月24日目录目录 (3)1 实训任务与要求 (1)2 实训方式与内容 (1).数字滤波器简介 (1)IIR滤波器的大体结构 (1)数字滤波器的设计 (2)FDATooL简介 (2)利用FDATool设计IIR数字滤波器 (3)FDATooL程序界面 (3)滤波器各项指标的设置 (4)滤波器的幅频响应 (4)滤波器的相频响应 (5)滤波器的脉冲相应 (5)滤波器的零极点散布 (6)滤波器系数 (6)滤波器的系统函数 (7)3 结论 (7)4 参考文献 (8)1 实训任务与要求（1） 利用FDATool 设计IIR 数字滤波器。
（2） 输出内容包括滤波器指标、幅频响应、相频响应、脉冲响应、零极点散布、系数，写出相应的系统函数。
（3） 通过实验加深对数字滤波器各项指标的明白得。
2 实训方式与内容. 数字滤波器简介作为线形时不变系统的数字滤波器能够用系统函数来表示，而实现一个系统函数表达式所表示的系统能够用两种方式：一种方式是采纳运算机软件实现；另一种方式是用加法器、乘法器、和延迟器等元件设计出专用的数字硬件系统，即硬件实现。
不论软件实现仍是硬件实现，在滤波器设计进程中，由同一系统函数能够组成很多不同的运算结构。
关于无穷精度的系数和变量，不同结构可能是等效的，与其输入和输出特性无关；可是在系数和变量精度是有限的情形下，不同运算结构的性能就有专门大的不同。
IIR 滤波器的大体结构一个数字滤波器能够用系统函数表示为： 01()()()1M k kk Nk k k b z Y z H z X z a z -=-===-∑∑ (2-1)由如此的系统函数能够取得表示系统输入与输出关系的常系数线形差分程为：00()()()N M k k k k y n a y n k b x n k ===-+-∑∑ (2-2)可见数字滤波器的功能确实是把输入序列x (n )通过必然的运算变换成输出序列y (n )。
matlab信号处理学习总结
常用函数1 图形化信号处理工具，fdatool（滤波器设计），fvtool（图形化滤波器参数查看）sptool （信号处理），fvtool(b,a)，wintool窗函数设计.或者使用工具箱 filter design设计。
当使用离散的福利叶变换方法分析频域中的信号时，傅里叶变换时可能引起漏谱，因此需要采用平滑窗，2数字滤波器和采样频率的关系。
如果一个数字滤波器的采样率为 FS，那么这个滤波器的分析带宽为Fs/2。
也就是说这个滤波器只可以分析[0，Fs/2]的信号.举个例字：有两个信号，S1频率为20KHz，S2频率为40KHz，要通过数字方法滤除S2。
你的滤波器的采样率至少要为Fs=80HKz，否则就分析不到 S2了，更不可能将它滤掉了！（当然根据采样定理，你的采样率 F0也必须大于80HK，,Fs和 F0之间没关系不大，可以任取，只要满足上述关系就行。
）3 两组数据的相关性分析 r=corrcoef(x,y)4 expm 求矩阵的整体的 exp4 离散快速傅里叶 fft信号处理中，傅里叶变换的典型用途是将信号分解成幅值分量和频率分量）。
Ft为连续傅里叶变换。
反傅里叶 ifft5 ztrans（），Z变换是把离散的数字信号从时域转为频率6 laplace（）拉普拉斯变换是把连续的的信号从时域转为频域7 sound(x)会在音响里产生 x所对应的声音8 norm求范数，det行列式，rank求秩9 模拟频率，数字频率，模拟角频率关系模拟频率f：每秒经历多少个周期，单位Hz，即1/s；模拟角频率Ω是指每秒经历多少弧度，单位rad/s；数字频率w：每个采样点间隔之间的弧度，单位rad。
Ω=2pi*f； w = Ω*T10 RMS求法Rms = sqrt(sum(P.^2))或者norm(x)/sqrt(length(x) var方差的开方是std标准差，RMS应该是norm(x)/sqrt(length(x))吧. 求矩阵的RMS：std(A(:))11 ftshift 作用：将零频点移到频谱的中间12 filtfilt零相位滤波，采用两次滤波消除系统的非线性相位，y = filtfilt(b,a,x)；注意x的长度必须是滤波器阶数的3倍以上，滤波器的阶数由max(length(b)-1,length(a)-1)确定。
基于图形可视化Wintool和FDAtool的FIR滤波器设计
基于图形可视化Wintool和FDAtool的FIR滤波器设计燕丽红;张乐芳;马小青【摘要】在大数据背景时代下，数据处理工具显得尤为重要，其中Matlab就是数据处理的一种有效的分析工具。
Matlab具有强大的函数功能，可以通过编写M 文件进行滤波器设计，同时可以通过图形可视化工具FDAtool和WINtool对系统阶次、窗函数类型、采样频率等参数的设置来设计系统。
在可视化界面中可以很快捷地得到系统频谱图和时域特性图，便于用户进行系统稳定性分析，还可以将系统参数导出并保存为其他可处理的格式，从而方便用户在其他平台进一步进行系统设计和开发。
%In the background of big data,the data processing tool becomes particularly important,in which Matlab is an ef⁃fective analysis tool. Matlab has powerful function performance,and can used to design the filter by compiling M⁃file. The con⁃figuration of system order,window function type and sampling frequency is conducted by graph visualization FDAtool and WIN⁃tool in Matlab toolbox to design the system. The system spectrogram and time⁃domain characteristic diagram can be quicklyob⁃tained in visual interface,which is easy for users to analyze system stability. The system parameters can be derived and saved as other processable formats,which is convenient for customers to further design and develop the system in other platforms.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2015(000)024【总页数】4页(P4-6,11)【关键词】滤波器设计;FDAtool;WINtool;窗函数类型【作者】燕丽红;张乐芳;马小青【作者单位】西安欧亚学院信息工程学院，陕西西安 710065;西安欧亚学院信息工程学院，陕西西安 710065;西安欧亚学院信息工程学院，陕西西安 710065【正文语种】中文【中图分类】TN911-34;G642信号处理中最主要的应用就是滤波器设计，其设计的好坏关乎系统的可用性。
用Matlab的FDAtool生成IIR滤波器参数以及参数生成C 语言文件
用Matlab的FDAtool生成IIR滤波器参数MATLAB IIR数字滤波器设计首先我们要明白相关的概念。
数字滤波器设计采用角频率，如何与实际信号频率对应？角频率w，采样频率fs ,实际信号频率f的转换关系为：W = 2*pi* f / fs采样频率的角频率为 2 *pi.数字滤波器的指标，以低通为例【见下图】：当我们设计的滤波器是带通的时候。
其通带截止频率有两个，阻带截止频率也有两个。
截止频率还有另外一个称谓，即边沿频率。
FIR 滤波器可以设计为线性相位，并且总是稳定的。
在多数情况下，FIR滤波器的阶数NFIR 显著大于具有等效幅度响应的IIR滤波器阶数NIIR。
NFIR/NIIR 通常为10的量级或更高. IIR 滤波器通常计算更简便。
在很多应用中，并不要求滤波器具有严格的线性相位，在这些情况下，通常会因计算简便而选择IIR滤波器。
例如在很多语音编码当中的滤波器很多都是IIR 滤波器，均衡器一般也用IIR滤波器。
也就是说对实时性要求不是很高的场合可以考虑使用FIR滤波器，当FIR滤波器阶数较长时，可以考虑用FFT去计算。
在设计IIR滤波器时，通常将数字滤波器的设计指标转化成模拟低通原型滤波器的设计指标，从而确定满足这些指标的模拟低通滤波器的传输函数Ha(s)，然后再将它变换成所需要的数字滤波器传输函数G(z)。
上述滤波器设计的过程只需要了解其原理。
借助于MATLAB强大的工具，滤波器的设计变得比较简单了。
在MATLAB命令窗口中键入fdatool, 你将启动滤波器设计的图形界面。
你可以从simulink 中直接选择数字滤波器控件而启动。
本文主要讲述IIR数字滤波器设计的方法。
对从麦克风进来的信号滤波。
假定我们要把50hz的电频干扰去掉，同时人说话的频率一般不会超过3400hz。
我们设计一个带通滤波器，通带为【80-3200】，采样率为8k。
根据上面的需求，我们把相关的参数改成下面的界面：单击 Design Filter,数秒之后显示如下：可以看出：滤波器的阶数是36，还有一个 sections: 18. 由于在具体实现时一般是以2阶的级联或并联去实现的。
用FDATool设计数字滤波器
数字信号处理实验第18次实验实验名称：用FDATool设计数字滤波器学生班级：电信1。
学生姓名：学生学号：指导教师：诸葛一、实验目的（1）掌握MATLAB中图形化滤波器设计与分析工具FDATool的使用方法。
（2）学习使用FDATool对数字滤波器进行设计。
（3）了解FDATool输出滤波器数据的方法。
二、实验原理1.FDATool使用环境在MATLAB命令窗口输入命令 fdatool ，将打开FDATool工作界面。
2.利用FDATool 设计数字滤波器3.设计数据的输出三、 实验任务（1）阅读并输入实验原理中介绍的例题程序，观察输出的数据和图形，结合基本原理理解每项操作的意义。
（2）用FDATool 设计一个椭圆IIR 数字低通滤波器，要求：通带;1,2dB R kHz f p p ==阻带;15,3dB A kHz f s s ==滤波器采样频率kHz F s 10=。
观察幅频响应和相频响应曲线、零极点分布图，并列写传递函数，将滤波器系数存入MATLAB 工作空间。
（3）用FDATool 设计一个切比雪夫I 型IIR 数字带通滤波器，要求：下阻带截止频率;1,2.0dB R p sl ==πω通带低端截止频率;20,3.0dB A s pl ==πω通带高端截止频率;20,5.0dB A s ph ==πω上阻带截止频率;1,6.0dB R p sh ==πω观察幅频响应和相频响应曲线、零极点分布图，并列写传递函数，将滤波器系数存入MATLABText 文件。
（4）用FDATool 设计一个使用Hamming 窗的FIR 数字带阻滤波器，要求：下通带截止频率;5.0,2.0dB R p pl ==πω阻带低端截止频率;40,3.0dB A s sl ==πω阻带高端截止频率;40,5.0dB A s sh ==πω上通带截止频率;5.0,6.0dB R p ph ==πω观察幅频响应和相频响应曲线、零极点分布图，将系数存入MATLAB 工作空间。
滤波器设计―fdatool工具及代码设计概要
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。
滤波器设计工具讲义.
器的设计。
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◆FIR滤波器设计时的参数设臵 FIR滤波器设计时的参数设臵主要包括响应类型、 设计方法、滤波器阶数、频率特性、幅度特性及密度因 子等其它选项。 ◆IIR滤波器设计时的参数设臵 IIR滤波器设计时的参数设臵基本上与FIR滤波器一致， 但在设计方法和响应类型上不同。 【例】设计IIR低通（切比雪夫1），其通带波纹为 0.9dB，通频带的截止频率为1000Hz，阻带衰减为-65dB， 阻带截止频率为1280Hz，采样频率为4800Hz。
◆信号的导入【例1-25】从MATLAB工作空间中导入信号，如导 入一个信号 y(n) x(n) w(n), x(n) 是频率为60Hz的余弦信号， w(n) 是高斯噪声， 其采样频率为1000Hz,数据长度为1000。 首先，在MATLAB命令窗口中输入如下命令生成信号数据y： Fs=1000; n=0:1/Fs:1-0.001; x=cos(2*pi*60*n); y=x+randn(size(n));
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图1-27 滤波器导出 a)以滤波器系数方式导出 b)以对象方式导出
a)
b)
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4)滤波器分析 以IIRfilter.fda滤波器为例，对其幅度响应、相位 响应、幅度与相位响应、群延迟、相位延迟、冲激响 应、阶跃响应、零极点图、滤波器系数和滤波器信息 等进行分析。 滤波器分析快捷键
图1-32 滤波器的相位延迟曲线
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冲激响应
若需要分析滤波器的冲激相应时，请单击FDATool窗口界 面快捷工具栏的【Impulse Response】按钮，就可以得 到图1-33所示的该型滤波器的冲激响应曲线。
图1-33 滤波器的冲激响应曲线
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。
滤波器设计分析工具-FDATool和滤波器可视化工具-FVTool要点
讲座13滤波器设计分析工具和滤波器可视化工具13.1．简介( ) 是一个功能强大的数字滤波器分析设计工具。
它的主要功能如下：（1）设计参考滤波器所谓参考滤波器就是不考虑所有量化效应而采用双精度浮点数据格式、在通用计算机上实现的滤波器。
涵盖了信号处理工具箱中所有的滤波器设计方法。
利用它可以方便地设计出满足各种性能指标（或直接指定滤波器系数）的滤波器，并且可以查看该滤波器的各种分析图形（例如滤波器的模频特性、相频特性、群时延、令极点图等）。
待设计出满意的滤波器后，还可以将其系数直接导出为变量、文本文件或C语言头文件等。
（2）仿真和分析量化滤波器的性能参考滤波器是一种不考虑数据量化的理想滤波器。
实际滤波器则使用一定的量化器，把滤波器从双精度浮点格式转换为定点或变精度浮点格式。
这样的滤波器称为量化滤波器。
量化滤波器的频率特性往往与原来的滤波器不一致，有时甚至会使一个稳定的滤波器变得不稳定。
滤波器量化效应与滤波器的运算结构密切相关。
为了仿真和分析量化滤波器的性能，滤波器设计工具箱提供了一整套定义在量化对象基础上的量化函数。
图13.1.1示出量化对象的层次结构。
图13.1.1 滤波器设计工具箱中的量化对象( ) 是附属于的工具。
可以在的工作区或在.文件调用这两种工具。
本讲座将介绍这两种调用方法。
本讲座只介绍用设计参考滤波器。
关于用仿真和分析量化滤波器的问题，读者可参阅《 6.5 及其在数字信号处理中的应用》（王宏著，清华大学出版社，2004年）《数字信号处理原理、实现与应用》（高西全著，电子工业出版社，2006年）13.2 的界面在的命令窗键入命令，就可以进入滤波器仿真和分析环境，得到图13.2.1 所示的界面。
图13.2.1 的起始界面图13.2.2 示出的主菜单和工具条。
其中，钮对用户学习的使用很有帮助。
用户可先用鼠标点击该钮，然后点击界面上某个需要提供帮助的区域。
这时，便将该区域用黑色粗线圈起，并给出详细的说明。
matlab 切比雪夫滤波器 设计 ftool
matlab 切比雪夫滤波器设计ftool [matlab 切比雪夫滤波器设计ftool]引言：在信号处理领域中，滤波器是一种常用的工具，可以对信号进行去噪、平滑等处理。
而切比雪夫滤波器是一种具有优秀频率响应特性的滤波器，被广泛运用于信号处理和通信系统中。
本文将介绍如何使用MATLAB中的FTOOL工具进行切比雪夫滤波器的设计。
第一部分：MATLAB FTOOL工具简介FTOOL是MATLAB中的一种可视化滤波器设计工具。
它提供了一种直观且简便的方式来设计和分析滤波器，用户可以通过简单的拖拽和点击操作来完成滤波器的设计。
第二部分：切比雪夫滤波器原理与特性切比雪夫滤波器是一种频率选择性滤波器，它可以实现在频率域内对信号进行有选择地衰减。
切比雪夫滤波器的特点是在通带内具有较大的纹波，但可以通过调整滤波器阶数和纹波限制来进行折衷。
第三部分：切比雪夫滤波器设计过程在MATLAB中，使用FTOOL工具进行切比雪夫滤波器的设计非常简便。
下面将介绍具体的设计步骤：Step 1：打开FTOOL工具在MATLAB命令窗口中输入"ftool"命令，即可打开FTOOL工具。
Step 2：选择滤波器类型在FTOOL工具界面中，选择滤波器类型为"Chebyshev"。
切比雪夫滤波器有两种类型，一种是第一类切比雪夫滤波器(Type I)，一种是第二类切比雪夫滤波器(Type II)。
选择相应的类型后，单击"Next"按钮。
Step 3：选择滤波器参数在切比雪夫滤波器设计中，有两个重要的参数需要设置，分别是滤波器阶数和纹波限制。
滤波器阶数决定了滤波器的复杂度和性能，而纹波限制则影响了在通带内的纹波程度。
根据实际需求设置相应的参数，并单击"Next"按钮。
Step 4：选择滤波器响应类型切比雪夫滤波器可以设计为低通、高通、带通或带阻滤波器。
在这一步中，根据自己的需求选择合适的滤波器响应类型，并单击"Next"按钮。
fdatool导出的滤波器参数
fdatool导出的滤波器参数FDATool是MATLAB的一种工具箱，可以用来设计数字滤波器。
设计完毕后，FDATool可以直接导出所设计滤波器的参数，通常包括传递函数的分子和分母以及滤波器的阶数等。
这对于后期的仿真和代码实现非常有帮助。
FDATool的导出滤波器参数功能可以通过如下方式实现：1. 打开FDATool2. 在“Design Method”下选择所需滤波器类型3. 在“Filter Order”下设置滤波器的阶数4. 对其他参数进行必要的设置5. 单击“Design Filter”按钮，等待滤波器设计完成6. 点击“Export Filter”按钮7. 在弹出的窗口中，选择需要导出的滤波器参数格式8. 保存文件导出的文件通常是MATLAB m文件或MATLAB工作区文件。
MATLAB m文件包含滤波器的分子、分母、阶数等信息，可以直接在MATLAB中加载并使用。
MATLAB工作区文件包含更多的滤波器信息，可以在MATLAB中直接打开并查看。
FDATool导出的滤波器参数对于数字信号处理工程师非常有帮助。
通过导出滤波器参数，工程师可以进行以下操作：1. 在MATLAB中进行滤波器仿真2. 在MATLAB中将滤波器参数转换为C代码，并嵌入到嵌入式系统中进行数字信号处理3. 将滤波器参数导入到其他数字信号处理工具箱中，如Simulink等4. 将滤波器参数共享给团队中的其他成员总之，FDATool导出的滤波器参数是数字信号处理工程师必备的工具之一。
通过此工具，工程师可以轻松设计数字滤波器，将其仿真、实现和共享，提高数字信号处理的效率和质量。
DSP实验4利用FDATool工具设计数字滤波器
实验4利用FDAT ool工具设计数字滤波器目标：利用fdatool工具设计IIR数字滤波器和FIR数字滤波器。
要求：1：已知数据采样频率为1000Hz，现要设计一6阶的巴特沃斯低通滤波器，截止频率为200Hz，求其幅度响应、相位响应、脉冲响应、零极点图、滤波器系数等。
2：设计一个三阶的切比雪夫Ⅰ型数字高通滤波器，已知截止频率Wn=0.4，通带衰减Rp=1db 。
求其幅度响应、相位响应、脉冲响应、零极点图、滤波器系数等。
响应、脉冲响应、零极点图、滤波器系数等。
相位响应、脉冲响应、零极点图、滤波器系数等。
波形系数：b =Columns 1 through 60.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 Columns 7 through 120.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 Columns 13 through 180.0000 0.0000 0.0000 0.0001 0.0002 0.0003 Columns 19 through 240.0006 0.0010 0.0016 0.0022 0.0029 0.0036 Columns 25 through 300.0040 0.0042 0.0040 0.0036 0.0029 0.0022Columns 31 through 360.0016 0.0010 0.0006 0.0003 0.0002 0.0001 Columns 37 through 420.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 Columns 43 through 480.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 Columns 49 through 510.0000 0.0000 0.0000a =1.0e+004 *Columns 1 through 60.0001 -0.0010 0.0055 -0.0216 0.0664 -0.1686 Columns 7 through 120.3654 -0.6920 1.1626 -1.7535 2.3955 -2.9854 Columns 13 through 183.4129 -3.5955 3.5034 -3.1670 2.6625 -2.0859 Columns 19 through 241.5254 -1.0425 0.6666 -0.3990 0.2237 -0.1175 Columns 25 through 300.0579 -0.0267 0.0115 -0.0047 0.0018 -0.0006 Columns 31 through 360.0002 -0.0001 0.0000 -0.0000 0.0000 -0.0000Columns 37 through 420.0000 -0.0000 0.0000 -0.0000 0.0000 -0.0000 Columns 43 through 480.0000 -0.0000 0.0000 -0.0000 0.0000 -0.0000 Columns 49 through 510.0000 -0.0000 0.0000。
实验五 滤波器分析设计工具FDATool
实验五滤波器分析设计工具FDATool1．实验目的（1）通过实验，了解FDATool工具的使用方法；（2）学会利用FDATool工具设计一些特殊滤波器，体会FDATool设计滤波器的优越性。
2．实验原理与方法FDATool（Filter Design and Analysis Tool）是一个功能强大的数字滤波器分析设计工具，它涵盖了信号处理工具箱中所有的滤波器设计方法。
利用它可以方便的设计出满足各种性能指标的滤波器，并可查看该滤波器的各种分析工具。
在命令窗中运行FDATool，可打开该工具。
FDATool的界面分上下两个部分：上面部分显示有关滤波器的信息，下面部分用来指定设计参数，如图5-1所示。
采用FDATool设计滤波器的一般步骤为：（1）在Response Type下选择滤波器类型：低通、高通、带通、带阻、微分器、Hilbert变换器、多带、任意频率响应等；然后在Design Method下选择一个合适的设计方法。
（2）在Filter Order下选择滤波器阶数，可以使用满足要求的最小滤波器阶数或直接指定滤波器的阶数。
（3）根据前两步选择的设计方法，设置Options下显示的与该方法对应的可调节参数。
（4）在Frequency Specifications和Magnitude Specifications 下指定设计指标。
一般来说，不同的滤波器类型和设计方法需要不同的设计参数。
对于某些设计方法（如多带FIR等纹波设计时），这两个面板会合并为一个面板。
设置完所有的设计指标后，单击Design Filter按钮即可完成滤波器的设计。
此外，通过FDATool的工具条还可以查看设计的滤波器性能；使用菜单Edit/Convert可以转换当前滤波器的结构；使用菜单File/Export可以导出或保存设计结果等。
以上介绍了FDATool启动时默认显示的滤波器分析设计界面。
此外，单击FDATool左侧工具栏内的按钮，还可以显示其他几个设计分析界面，这里就不再介绍了。
基于图形可视化Wintool和FDAtool的FIR滤波器设计
信号处理中最主要的应用就是滤波器设计，其设计
的好坏关乎系统的可用性。而滤波器设计的目的是要
进行数据序列的频率改变，可通过设置采样频率进行相
应频率成分信号的提取，或设计具有某一特定的通带波
FIR 滤波器设计
燕丽红，张乐芳，马小青
（西安欧亚学院 信息工程学院，陕西 西安
摘
710065）
要：在大数据背景时代下，数据处理工具显得尤为重要，其中 Matlab 就是数据处理的一种有效的分析工具。Matlab
具有强大的函数功能，可以通过编写 M 文件进行滤波器设计，同时可以通过图形可视化工具 FDAtool 和 WINtool 对系统阶
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燕丽红，等：基于图形可视化 Wintool 和 FDAtool 的 FIR 滤波器设计
第 24 期
5
π
ω
ω
ω
jωn
jωn
h ( n ) = 1 ∫-π H ( ω ) e dω = 1 ∫-ω e dω = 0 sinc( 0 n)
2π
2π
π
π
（4）
0
0
其脉冲响应具有无限性及非因果性，为建立一个有
限区间的脉冲响应即可实现的系统，可采用不同的窗函
零时，即为有限脉冲响应 FIR 滤波器，则式（2）变为：
M
H(z) = ∑b i z -i
（3）
i=0
通常在设计滤波器时是通过给定的指标去逼近理
想的滤波器，理想（或称为“brick wall”
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讲座13滤波器设计分析工具FDATool和滤波器可视化工具FVTool13.1．简介FDATool(Filter Design and Analysis Tool) 是一个功能强大的数字滤波器分析设计工具。
它的主要功能如下：（1）设计参考滤波器所谓参考滤波器就是不考虑所有量化效应而采用双精度浮点数据格式、在通用计算机上实现的滤波器。
FDATool涵盖了信号处理工具箱中所有的滤波器设计方法。
利用它可以方便地设计出满足各种性能指标（或直接指定滤波器系数）的滤波器，并且可以查看该滤波器的各种分析图形（例如滤波器的模频特性、相频特性、群时延、令极点图等）。
待设计出满意的滤波器后，还可以将其系数直接导出为Matlab 变量、文本文件或C语言头文件等。
（2）仿真和分析量化滤波器的性能参考滤波器是一种不考虑数据量化的理想滤波器。
实际滤波器则使用一定的量化器，把滤波器从双精度浮点格式转换为定点或变精度浮点格式。
这样的滤波器称为量化滤波器。
量化滤波器的频率特性往往与原来的滤波器不一致，有时甚至会使一个稳定的滤波器变得不稳定。
滤波器量化效应与滤波器的运算结构密切相关。
为了仿真和分析量化滤波器的性能，滤波器设计工具箱提供了一整套定义在量化对象基础上的量化函数。
图13.1.1示出量化对象的层次结构。
图13.1.1 滤波器设计工具箱中的量化对象FVTool (Filter Visual Tool ) 是附属于FDATool的工具。
可以在Matlab 的工作区或在.M.文件调用这两种工具。
本讲座将介绍这两种调用方法。
本讲座只介绍用FDATool 设计参考滤波器。
关于用FDATool仿真和分析量化滤波器的问题，读者可参阅《Matlab 6.5 及其在数字信号处理中的应用》（王宏著，清华大学出版社，2004年）《数字信号处理原理、实现与应用》（高西全著，电子工业出版社，2006年）13.2 FDATool 的界面在Matlab 的命令窗键入FDATtool 命令，就可以进入滤波器仿真和分析环境，得到图13.2.1 所示的界面。
图13.2.1 FDATtool 的起始界面图13.2.2 示出FDATool的主菜单和工具条。
其中，钮对用户学习FDATool的使用很有帮助。
用户可先用鼠标点击该钮，然后点击界面上某个需要提供帮助的区域。
这时，Matlab便将该区域用黑色粗线圈起，并给出详细的说明。
图13.2.2 FDATool 的主菜单和工具条FDATool的工作区大致上可以分为图13.2.1所示的5个区域。
区域1显示当前滤波器的信息。
区域2有5个可供选择的按钮，如图13.2.3所示。
区域3显示滤波器的模频特性容限图以及设计所得滤波器的模频特性、相频特性、群时延特性、零极点分布、滤波器系数等。
如果用户选用图13.2.3中的“滤波器设计”（设计不考虑量化效应的滤波器），则区域3所显示的内容由用户从主菜单的Analysis项的子菜单中选择。
图13.2.4示出这个子菜单。
图13.2.3 工作选择按钮图13.2.4 “Analysis”项的子菜单区域4的具体内容取决于用户所选的工作状态（图13.2.3）。
例如，用户若选滤波器设计，则这个区域的内容如图13.2.1所示。
这时，Matlab 需要用户确定对滤波器的技术要求。
区域5有命令钮Design Filter。
当这个命令钮的字样从灰色变为黑色时，按下它就进行滤波器设计。
下面举例说明用FDATool设计参考滤波器的方法。
13.3 FIR滤波器设计13.3.1 设计低通滤波器启动FDATool后，如果要创建新的滤波器，可用图13.3.1 所示的New | Session 命令得到图13.3.2所示的界面。
图中右上方显示低通滤波器的模频特性容限图。
用户可在图13.3.2…等）。
如果设计一个新的的左方选择所需滤波器的型式（FIR、IIR、低通、高通、带通、FIR低通数字滤波器，则应在FIR下拉菜单中，选择所需的算法，例如Equiripple（等波纹），并在输入设计要求和技术指标后，点击Design Filter按钮，就可以得到所需滤波器。
图13.3.1. 主菜单选项File 的子菜单现在选用图13.3.2原有技术指标设计FIR等波纹低通滤波器。
所得滤波器的模频特性示于该图的上方。
图13.3.2 低通FIR滤波器的模频特性在图13.3.2所显示的特性曲线上，用户点击任何点，就会出现一个文本框，标出该点的横、纵坐标值，如图13.3.3所示。
这样的标志点可以设置多个。
以鼠标右键点击该框，从跳出的现场菜单，可改变框中的字体大小、框的位置等，也可以撤销该框。
图13.3.3 带标志点的特性曲线从图13.2.4所示Analysis项的子菜单可以做出选择，以显示滤波器的模频特性、相频特性、合在一起的模频特性和相频特性、群时延特性、冲激响应、阶跃响应、零极点分布和滤波系数，分别如图13.3.3 ~ 13.3.10所示。
此外，还可以显示噪声加载方法，这里不作介绍。
图13.3.4 FIR低通滤波器的相频特性图13.3.5 FIR低通滤波器的模频特性和相频特性图13.3.6 FIR低通滤波器的群时延特性图13.3.7 FIR低通滤波器的冲激响应图13.3.8 FIR低通滤波器的阶跃响应图13.3.9 FIR低通滤波器的零极点分布图13.3.10 FIR低通滤波器的滤波系数在图13.2.4中，若点击Analysis项子菜单中的Full View Analysis (全景分析)选项，则滤波器特性将在一个单独的图中显示出来，如图13.3.11所示。
图13.3.11 低通FIR 滤波器的模频特性Analysis 项子菜单中有Analysis Parameters 选项。
点击这个选项，出现图13.3.12的对话框。
通过该对话框上方的列表框Range ，可以选择频率坐标的范围：s][0,s/2],,0[F F 和]s/2s/2,[F F -。
例如，若选频率范围为]s/2s/2,[F F -，则滤波器器的模频特性将如图13.3.13所示。
图13.3.12 ”Analysis Parameters ” 选项对话框图13.3.13 频率范围为]s/2s/2,[F F -时的模频特性下面解释图13.3.6所示的群时延特性。
教材中，第2.8.6节介绍了群时延的概念。
群时延是相频特性的负斜率， ωωϕd )(d -=g n （2.8.32） 第9.2节又说明了数字滤波器的群时延用样点数来量度。
现在来看看图13.3.14所示的模频特性和相频特性。
由图(b)看出滤波器在通带内具有线性相位特性(线段ab)。
a 点的坐标为（0，0）。
b 点的横坐标为 Hz 12000=bx ，纵坐标为o -2250=by 。
若b 点的横坐标用数字频率表示，则s /12000*2f πω=∆，而用弧度表示时，b 点的纵坐标为180 / *2250π-=∆p 。
由于采样频率为Hz 48000s =f ，故根据群时延的定义，得群时延为samples 25/=∆∆-=ωτp g 。
这与图13.3.6的结果是一致的。
图13.3.14 FIR 滤波器的模频特性和相频特性（Hz 48000s =f ， Hz 10800c =f ）13.3.2 FIR 低通滤波器的频率变换按照上一小节所讲的方法设计好低通滤波器后，就可以通过变换获得另一个低通、高通、带通、带阻滤波器。
方法如下。
按下图13.2.3 所示的滤波器变换钮，得到图13.3.15 a 。
该面板适用于低通滤波器作为目标滤波器。
若目标滤波器是其他类型的滤波器，则可以通过面板右上角的Transformed filter type列表框来选择。
例如，如果选高通滤波器或带通滤波器作为目标滤波器，则面板右方将分别如图(b ) 和(c) 所示。
面板左方和右方的文本框示出频率变换前后的对应频率，由用户确定。
图13.3.15 频率变换面板图13.3.16 示出频率变换例子。
图(a)是原来设计好的低通滤波器，经变换，可分别得到图(b)和(c)所示的高通、带通滤波器。
图13.3.16 FIR滤波器变换13.4 IIR滤波器设计也可以用FDATool 工具来设计IIR滤波器，其方法类似于FIR滤波器设计。
在设计滤波器时，利用FDATool 界面左下角的Filter Type面板，选择滤波器类型，如图13.4.1所示。
该图表示被设计的滤波器是IIR低通ChebyshevⅡ型滤波器。
设计好低通滤波器后，可以把它变换为其它类型的滤波器。
例如，按照FDATool 原先已设定的指标设计好图13.4.2 a 所示的低通滤波器，则经过低通-带通和低通-带阻变换，便分别得到图(b) 和(c) 的带通和带阻滤波器。
图13.4.1 滤波器类型面板(a)低通滤波器（源滤波器）(b)带通滤波器（目标滤波器）(c)带阻通滤波器（目标滤波器）图13.4.2 IIR滤波器变换13.5 导入与导出滤波器本节举例说明怎样将已有的滤波器导入FDATool，或者相反，将已在FDATool中设计好的滤波器导出到FDATool环境以外。
13.5.1 导入滤波器现在以第二章的程序M020808.M 为例，说明导入滤波器的方法。
该程序给出一个FIR 滤波器，演示有弯折和无弯折的滤波器相频特性（对此，读者可参阅第2章）。
程序文本如下。
程序中，b = [1, 1.5, 2.4, 2.8, 3.2, 3.2, 2.8, 2.4, 1.5, 1] 是滤波器系统函数的分子多项式系数组；对于FIR滤波器来说，系统函数的分母多项式系数组为1。
程序运行结果示于图13.5.1 % M020808% 解释系统的相频特性和函数unwrap 的用法%set(gcf, 'color', 'w')b = [1, 1.5, 2.4, 2.8, 3.2, 3.2, 2.8, 2.4, 1.5, 1];[H, w] = freqz(b, 1, 512)subplot(221)plot(w/pi, abs(H)); gridsubplot(222)plot(w/pi, angle(H)); gridsubplot(223)plot(w/pi, unwrap(angle(H))); gridsubplot(224)plot(w/pi, 20*log10(abs(H))); grid图13.5.1 程序M020808的运行结果下面将这个滤波器导入FDATool。
方法如下。
在FDATool的菜单中，执行File | Import Filter命令后，在界面的下方出现图13.5.2 的面板。
读者可以通过左边的Filter Structure 列表框选用滤波器的结构。