基於Matlab的FIR數字濾波器設計

2021-01-10 電子產品世界

摘要：提出FIR敷字濾波器的設計方案，並基於Matlab實現濾波仿真。通過使用Matlab信號處理工具箱提供的函數，選擇適當的窗函數編寫程序，其中窗函數按照實際信號的處理需求，參數折中選擇。實驗獲得了比較理想的濾波器特性，可以實現較好的濾波作用。而且在實際應用中只需按需求修改濾波器參數，並結合程序的相應改動，即可實現不同功能的濾波器。另外，介紹了利用FDATool設計濾波器的方法，簡單修改參數即可實現多種濾波器。
關鍵詞：Matlab；FIR窗函數；FDATool；濾波器

數字濾波器可以過濾時間離散信號，通過對抽樣數據進行數字處理來達到頻域濾波的目的，目前已經廣泛應用在高保真的信號處理，如數字音頻、圖像處理、數據傳輸、生物醫學等領域。由於計算機技術和大規模集成電路的發展，數字濾波器已可用計算機軟體實現。藉助Mathb強大的數據處理能力，靈活使用模塊集和工具箱，可以按照需求編寫程序來實現多種濾波器設計。伴隨Matlab的不斷發展以及工具箱的不斷開發，工作平臺的改善，使用Mathb的編程工作量會大大減少。Matlab提供了完整的聯機查詢、幫助系統，提供了比較完備的調試系統，程序不必經過編譯就可以直接運行，而且能夠及時地報告出現的錯誤及進行出錯原因分析。而這也使得基於Matlab的設計變得方便易於使用。

1 數字濾波器及設計方案
應用數字濾波器處理模擬信號時，首先要對輸入模擬信號進行限帶、抽樣和模／數轉換，數字濾波器輸入信號的抽樣率應大於被處理信號帶竟的兩倍，其頻率響應具有以抽樣頻率為間隔的周期重複特性，且以摺疊頻率即1／2抽樣頻率點呈鏡像對稱。濾波器的輸出信號須經數／模轉換、平滑處理。
FIR數字濾波器的輸出值u(Kt)與輸出的過去值u(Kt-kt)表達關係如下：
。加窗w(n)對理想濾波器的單位抽樣響應hd(n)(見式(3))截斷，得到所要設計的h(n)。

對於FDATool設計法，本文通過選擇適當參數，利用Matlab完成。

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