低通、带通和高通滤波器设计

QqWw11

1、目的

学习MATLAB的filter函数的使用，通过设计低通、带通和高通滤波器对其进行仿真

2、用到的主要函数和工具

MATLAB、FDATOOL、filter、fft

3、设计

• 信号的产生
  

• 
  
  %% Parameter InteRFace
  ( \- \4 _* m  r& [! c. Z4 z! z0 Z
• 
  
  Frequence0          = 60;        %单位：Hz   
  % h+ o( @2 h0 f& r
• 
  5 W& C) t( }2 j% e
  . w# O+ B- r5 H; I" ^, Y9 HFrequence1          = 130;       %单位：Hz
  3 f* v7 q3 d9 K8 S5 D" b
• 
  ) G- \2 ]2 t% l7 j" d" v
  8 J2 W8 I# ~5 p) l  ]6 B! K* v. iFrequence2          = 1e3;       %单位：Hz
  
• 
  ) g/ G9 _; _- m' y* Z  p. Y/ Y8 o
  SampleFre           = 4e3;       %单位：Hz
  ! @# Y. {5 O3 p3 X# u
• 
  
  SampleLen           = SampleFre; %采样点数
  : b! [9 k7 C$ S) n- q: s, U
• 
  
  4 C1 l' v; m1 ]" S* P( _1 k%% Main
  
• 
  * ?8 D) W2 e( ?/ k: v" d) q5 a
  %-------------------产生三路信号
  ! ^1 @- t2 i! m/ s( Z
• 
  4 F: h  V( |; j& U" [
  7 i9 e; x* r5 {: ?2 T7 dt = 0:1/SampleLen:1/SampleFre*(SampleLen-1);
  , I5 J) \1 s5 w
• 
  & D9 W8 d8 m5 U) k/ \
  ! V- D! T0 X: ySignalData0 = sin(2*pi*Frequence0*t);
  
• 
  
  ( [4 A9 N( H# c$ F9 ?SignalData1 = sin(2*pi*Frequence1*t);
  # e1 @2 q% Z3 a3 s9 m& u# x
• 
  ' n( n- e5 D1 k: x8 }$ C
  SignalData2 = sin(2*pi*Frequence2*t);
  
• 
  . }/ Z7 u8 Y5 T8 j- t7 e% G* F
  % E# f' F9 {3 I) N/ u# rSignalData3 = SignalData0+SignalData1+SignalData2;
  
• 
  6 o+ I" {9 S6 C+ l6 `
  figure;hold on
  
• 
  ( ]9 R2 q0 a; F5 \2 R1 [
  plot(t(1:150),SignalData0(1:150),'b')
  
• 
  
  plot(t(1:150),SignalData1(1:150),'r')
  
• 
  ) L. {  s& Q. t: J: r6 F7 `: P/ i: U
  5 D  a1 f# X: j9 l" Q- a# tplot(t(1:150),SignalData2(1:150),'k')
  
• 
  / h' W, d" w- q1 k$ x& s) W
  9 w9 p2 M0 ^/ ?+ u, }hold off
  , g/ J! \( x: b/ b  @+ M6 C* D7 t
• 
  $ ^5 y6 g; i8 c( D1 G" p: f
  1 K) I0 D) r1 tfigure;plot(t(1:150),SignalData3(1:150))
  
• 
  
  title('三路信号求和')
  8 p$ x+ m1 l, X" ?% K$ u' n6 r
  

• 三路信号的时域波形
• 
  
  

                                                                                三路信号时域波形          三路信号求和时域波形      

• 三路求和信号频谱分析
  

FFT_Data = fft(SignalData3);

        2.低通滤波器设计

• 基于fdatool的低通滤波器的设计
  $ K8 ]; [. L  Z% h! a8 c9 x  _

          在MATLAB命令行执行fdatool命令，弹出滤波器设计交互窗口，根据自己的需求设计符合自己要求的滤波器，这是设计的低通滤波器见下图

           需要注意的是通过设计Fpass和Fstop确定了滤波器的带宽，同时参数设计的越接近理论滤波器的性能，滤波器的阶数越多，计算量越大，所以需要优化滤波器这两个参数，在保证性能的同时确保阶数越小（计算量越小）

• 滤波
  

LPF_Data = filter(LPF_Coe.LPF_60M,1,SignalData3);

滤波后的时域和频谱波形

          3.带通和高通操作步骤大体一致就不详细说明

" s$ F) l, C2 c

4、备注

       1、滤波器出数有一定延迟，这在具体调制解调过程中需要注意

  D/ M) k9 `( }6 }$ x

senlenced3

滤波器的阶数越多，计算量越大