低通、带通和高通滤波器设计

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7 S0 ?$ l% F1 ~# y& H

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
  

• 
  
  7 d; `, q" U0 H0 G2 {$ A4 ?%% Parameter InteRFace
  
• 
  
  / A! t7 D* W+ o. [, p# @Frequence0          = 60;        %单位：Hz   
  
• 
  ! ^& C  b+ L) ^; B
  % [3 @9 q7 o9 q* |Frequence1          = 130;       %单位：Hz
  + _; T' V3 `$ Q* x% J
• 
  / E4 d8 W. ]/ d% [
  % y3 l6 L8 {% s; L( m+ rFrequence2          = 1e3;       %单位：Hz
  
• 
  1 z7 x; E* T* v" U2 m
  # o5 x5 d0 N1 ~* }( n4 d) l: W1 l" jSampleFre           = 4e3;       %单位：Hz
  
• 
  
  SampleLen           = SampleFre; %采样点数
  
• 
  
  ; S, p1 h4 W( K  W%% Main
  8 ?+ Z- }8 y% Q: S
• 
  
  %-------------------产生三路信号
  ! @. N) \9 q, C* T0 z: V
• 
  
  8 e( Z, j9 b; d5 D) c. Xt = 0:1/SampleLen:1/SampleFre*(SampleLen-1);
  
• 
  
  , P0 D" s7 G4 w& P6 j4 O5 rSignalData0 = sin(2*pi*Frequence0*t);
  
• 
  8 P. A. A( F7 G3 B
  SignalData1 = sin(2*pi*Frequence1*t);
  
• 
  
    ^; v/ G9 v' A2 ]; i* jSignalData2 = sin(2*pi*Frequence2*t);
  5 k9 H7 D+ z1 q0 t. U3 B
• 
  
  . `3 P* x+ V& D, A) c$ ISignalData3 = SignalData0+SignalData1+SignalData2;
  
• 
  
  figure;hold on
  & K6 M' x$ v3 K9 O. o; I
• 
  
  plot(t(1:150),SignalData0(1:150),'b')
  3 n: L$ S3 c: p- E# Q5 F
• 
  
  plot(t(1:150),SignalData1(1:150),'r')
  1 D9 A  j! j  R) T0 V! d
• 
  8 @8 D& ~, v" G/ v9 E# u) u; p
  plot(t(1:150),SignalData2(1:150),'k')
  - r& O- F; d% ]+ Q. v6 y! U
• 
  
  hold off
  2 Q& W8 \( }% a) v+ {
• 
  # K9 l& @% p. W- _, C+ L: \% F1 j
  figure;plot(t(1:150),SignalData3(1:150))
  
• 
  0 m# a3 k8 x, R) h; K# W1 z
  ( F' Q- i7 G+ i: m3 n7 q$ @- y% s: Ititle('三路信号求和')
  
  & X+ p2 K9 r+ L

• 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
  $ t. c1 x% m7 H' |

          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

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

, p* l+ ^/ U" x& @1 W* Z  d

senlenced3

滤波器的阶数越多，计算量越大