带通滤波器的参数设置_matlab带通滤波器参数设置 - CSDN
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  • 下两个滤波器都是切比雪夫I型数字滤波器,不是巴特沃尔滤波器,请使用者注意!1.低通滤波器使用说明:将下列代码幅值然后以m文件保存,文件名要与函数名相同,这里函数名:lowp。function y=lowp(x,f1,f3,rp,rs,Fs) ...

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    下两个滤波器都是切比雪夫I型数字滤波器,不是巴特沃尔滤波器,请使用者注意!

    1.低通滤波器

    使用说明:将下列代码幅值然后以m文件保存,文件名要与函数名相同,这里函数名:lowp。

    function y=lowp(x,f1,f3,rp,rs,Fs)
    %低通滤波
    %使用注意事项:通带或阻带的截止频率的选取范围是不能超过采样率的一半
    %即,f1,f3的值都要小于 Fs/2
    %x:需要带通滤波的序列
    % f 1:通带截止频率
    % f 3:阻带截止频率
    %rp:边带区衰减DB数设置
    %rs:截止区衰减DB数设置
    %FS:序列x的采样频率
    % rp=0.1;rs=30;%通带边衰减DB值和阻带边衰减DB值
    % Fs=2000;%采样率
    %
    wp=2*pi*f1/Fs;
    ws=2*pi*f3/Fs;
    % 设计切比雪夫滤波器;
    [n,wn]=cheb1ord(wp/pi,ws/pi,rp,rs);
    [bz1,az1]=cheby1(n,rp,wp/pi);
    %查看设计滤波器的曲线
    [h,w]=freqz(bz1,az1,256,Fs);
    h=20*log10(abs(h));
    figure;plot(w,h);title('所设计滤波器的通带曲线');grid on;
    %
    y=filter(bz1,az1,x);%对序列x滤波后得到的序列y
    end
    --------------------------------------

    低通滤波器使用例子的代码

    fs=2000;
    t=(1:fs)/fs;
    ff1=100;
    ff2=400;
    x=sin(2*pi*ff1*t)+sin(2*pi*ff2*t);
    figure;
    subplot(211);plot(t,x);
    subplot(212);hua_fft(x,fs,1);
    %低通测试
    % y=filter(bz1,az1,x);
    y=lowp(x,300,350,0.1,20,fs);
    figure;
    subplot(211);plot(t,y);
    subplot(212);hua_fft(y,fs,1);%hua_fft()函数是画频谱图的函数,代码在下面给出,要保存为m文件调用
    %这段例子还调用了我自己写的专门画频谱图的函数,也给出,不然得不出我的结果;

    %画信号的幅频谱和功率谱
    %频谱使用matlab例子表示
    function hua_fft(y,fs,style,varargin)
    %当style=1,画幅值谱;当style=2,画功率谱;当style=其他的,那么花幅值谱和功率谱
    %当style=1时,还可以多输入2个可选参数
    %可选输入参数是用来控制需要查看的频率段的
    %第一个是需要查看的频率段起点
    %第二个是需要查看的频率段的终点
    %其他style不具备可选输入参数,如果输入发生位置错误
    nfft=2^nextpow2(length(y));%找出大于y的个数的最大的2的指数值(自动进算最佳FFT步长nfft)
    %nfft=1024;%人为设置FFT的步长nfft
      y=y-mean(y);%去除直流分量
    y_ft=fft(y,nfft);%对y信号进行DFT,得到频率的幅值分布
    y_p=y_ft.*conj(y_ft)/nfft;%conj()函数是求y函数的共轭复数,实数的共轭复数是他本身。
    y_f=fs*(0:nfft/2-1)/nfft;�T变换后对应的频率的序列
    % y_p=y_ft.*conj(y_ft)/nfft;%conj()函数是求y函数的共轭复数,实数的共轭复数是他本身。
    if style==1
        ifnargin==3
           plot(y_f,2*abs(y_ft(1:nfft/2))/length(y));%matlab的帮助里画FFT的方法
           %ylabel('幅值');xlabel('频率');title('信号幅值谱');
           %plot(y_f,abs(y_ft(1:nfft/2)));%论坛上画FFT的方法
        else
           f1=varargin{1};
           fn=varargin{2};
           ni=round(f1 * nfft/fs+1);
           na=round(fn * nfft/fs+1);
           plot(y_f(ni:na),abs(y_ft(ni:na)*2/nfft));
        end
    
    elseif style==2
               plot(y_f,y_p(1:nfft/2));
               %ylabel('功率谱密度');xlabel('频率');title('信号功率谱');
        else
           subplot(211);plot(y_f,2*abs(y_ft(1:nfft/2))/length(y));
           ylabel('幅值');xlabel('频率');title('信号幅值谱');
           subplot(212);plot(y_f,y_p(1:nfft/2));
           ylabel('功率谱密度');xlabel('频率');title('信号功率谱');
    end
    end

    下面三幅图分别是滤波前的时频图,滤波器的滤波特性曲线图和滤波后的时频图,通过图可以看出成功留下了100Hz的低频成分而把不要的高频成分去除了。

    2.高通滤波器

    function y=highp(x,f1,f3,rp,rs,Fs)
    %高通滤波
    %使用注意事项:通带或阻带的截止频率的选取范围是不能超过采样率的一半
    %即,f1,f3的值都要小于 Fs/2
    %x:需要带通滤波的序列
    % f 1:通带截止频率
    % f 2:阻带截止频率
    %rp:边带区衰减DB数设置
    %rs:截止区衰减DB数设置
    %FS:序列x的采样频率
    % rp=0.1;rs=30;%通带边衰减DB值和阻带边衰减DB值
    % Fs=2000;%采样率
    %
    wp=2*pi*f1/Fs;
    ws=2*pi*f3/Fs;
    % 设计切比雪夫滤波器;
    [n,wn]=cheb1ord(wp/pi,ws/pi,rp,rs);
    [bz1,az1]=cheby1(n,rp,wp/pi,'high');
    
    %查看设计滤波器的曲线
    [h,w]=freqz(bz1,az1,256,Fs);
    h=20*log10(abs(h));
    figure;plot(w,h);title('所设计滤波器的通带曲线');grid on;
    y=filter(bz1,az1,x);
    end

    下面是高通滤波器的例子

    fs=2000;
    t=(1:fs)/fs;
    ff1=100;
    ff2=400;
    x=sin(2*pi*ff1*t)+sin(2*pi*ff2*t);
    figure;
    subplot(211);plot(t,x);
    subplot(212);hua_fft(x,fs,1);
    
    %------高通测试
    z=highp(x,350,300,0.1,20,fs);
    figure;
    subplot(211);plot(t,z);
    subplot(212);hua_fft(z,fs,1);


    下面三幅图分别是滤波前的时频图,滤波器的滤波特性曲线图和滤波后的时频图,通过图可以看出成功留下了400Hz的高频成分而把不要的低频成分100Hz去除了。


    3.带通滤波器

    function y=bandp(x,f1,f3,fsl,fsh,rp,rs,Fs)
    %带通滤波
    %使用注意事项:通带或阻带的截止频率与采样率的选取范围是不能超过采样率的一半
    %即,f1,f3,fs1,fsh,的值小于 Fs/2
    %x:需要带通滤波的序列
    % f 1:通带左边界
    % f 3:通带右边界
    % fs1:衰减截止左边界
    % fsh:衰变截止右边界
    %rp:边带区衰减DB数设置
    %rs:截止区衰减DB数设置
    %FS:序列x的采样频率
    % f1=300;f3=500;%通带截止频率上下限
    % fsl=200;fsh=600;%阻带截止频率上下限
    % rp=0.1;rs=30;%通带边衰减DB值和阻带边衰减DB值
    % Fs=2000;%采样率
    %
    wp1=2*pi*f1/Fs;
    wp3=2*pi*f3/Fs;
    wsl=2*pi*fsl/Fs;
    wsh=2*pi*fsh/Fs;
    wp=[wp1 wp3];
    ws=[wsl wsh];
    %
    % 设计切比雪夫滤波器;
    [n,wn]=cheb1ord(ws/pi,wp/pi,rp,rs);
    [bz1,az1]=cheby1(n,rp,wp/pi);
    %查看设计滤波器的曲线
    [h,w]=freqz(bz1,az1,256,Fs);
    h=20*log10(abs(h));
    figure;plot(w,h);title('所设计滤波器的通带曲线');grid on;
    y=filter(bz1,az1,x);
    end

    带通滤波器使用例子

    %--------------
    %带通滤波器测试程序
    fs=2000;
    t=(1:fs)/fs;
    ff1=100;
    ff2=400;
    ff3=700;
    x=sin(2*pi*ff1*t)+sin(2*pi*ff2*t)+sin(2*pi*ff3*t);
    figure;
    subplot(211);plot(t,x);
    subplot(212);hua_fft(x,fs,1);
    % y=filter(bz1,az1,x);
    y=bandp(x,300,500,200,600,0.1,30,fs);
    figure;
    subplot(211);plot(t,y);
    subplot(212);hua_fft(y,fs,1);


    %调用到的hua_fft()函数代码如下

    function hua_fft(y,fs,style,varargin)
    %当style=1,画幅值谱;当style=2,画功率谱;当style=其他的,那么花幅值谱和功率谱
    %当style=1时,还可以多输入2个可选参数
    %可选输入参数是用来控制需要查看的频率段的
    %第一个是需要查看的频率段起点
    %第二个是需要查看的频率段的终点
    %其他style不具备可选输入参数,如果输入发生位置错误
    nfft=2^nextpow2(length(y));%找出大于y的个数的最大的2的指数值(自动进算最佳FFT步长nfft)
    %nfft=1024;%人为设置FFT的步长nfft
      y=y-mean(y);%去除直流分量
    y_ft=fft(y,nfft);%对y信号进行DFT,得到频率的幅值分布
    y_p=y_ft.*conj(y_ft)/nfft;%conj()函数是求y函数的共轭复数,实数的共轭复数是他本身。
    y_f=fs*(0:nfft/2-1)/nfft;�T变换后对应的频率的序列
    % y_p=y_ft.*conj(y_ft)/nfft;%conj()函数是求y函数的共轭复数,实数的共轭复数是他本身。
    if style==1
        ifnargin==3
           plot(y_f,2*abs(y_ft(1:nfft/2))/length(y));%matlab的帮助里画FFT的方法
           %ylabel('幅值');xlabel('频率');title('信号幅值谱');
           %plot(y_f,abs(y_ft(1:nfft/2)));%论坛上画FFT的方法
        else
           f1=varargin{1};
           fn=varargin{2};
           ni=round(f1 * nfft/fs+1);
           na=round(fn * nfft/fs+1);
           plot(y_f(ni:na),abs(y_ft(ni:na)*2/nfft));
        end
    
    elseif style==2
               plot(y_f,y_p(1:nfft/2));
               %ylabel('功率谱密度');xlabel('频率');title('信号功率谱');
        else
           subplot(211);plot(y_f,2*abs(y_ft(1:nfft/2))/length(y));
           ylabel('幅值');xlabel('频率');title('信号幅值谱');
           subplot(212);plot(y_f,y_p(1:nfft/2));
           ylabel('功率谱密度');xlabel('频率');title('信号功率谱');
    end
    end
    运行结果如下图,第一幅是滤波前测试信号的时频图,第二幅是滤波器的滤波曲线图,第三幅是经滤波后的测试信号时频图。

    4.带阻滤波器

    function y=bands(x,f1,f3,fsl,fsh,rp,rs,Fs)
    %带阻滤波
    %使用注意事项:通带或阻带的截止频率与采样率的选取范围是不能超过采样率的一半
    %即,f1,f3,fs1,fsh,的值小于 Fs/2
    %x:需要带通滤波的序列
    % f 1:通带左边界
    % f 3:通带右边界
    % fs1:衰减截止左边界
    % fsh:衰变截止右边界
    %rp:边带区衰减DB数设置
    %rs:截止区衰减DB数设置
    %FS:序列x的采样频率
    % f1=300;f3=500;%通带截止频率上下限
    % fsl=200;fsh=600;%阻带截止频率上下限
    % rp=0.1;rs=30;%通带边衰减DB值和阻带边衰减DB值
    % Fs=2000;%采样率
    %
    wp1=2*pi*f1/Fs;
    wp3=2*pi*f3/Fs;
    wsl=2*pi*fsl/Fs;
    wsh=2*pi*fsh/Fs;
    wp=[wp1 wp3];
    ws=[wsl wsh];
    %
    % 设计切比雪夫滤波器;
    [n,wn]=cheb1ord(ws/pi,wp/pi,rp,rs);
    [bz1,az1]=cheby1(n,rp,wp/pi,'stop');
    %查看设计滤波器的曲线
    [h,w]=freqz(bz1,az1,256,Fs);
    h=20*log10(abs(h));
    figure;plot(w,h);title('所设计滤波器的通带曲线');grid on;
    y=filter(bz1,az1,x);
    end

    使用例子

    %带阻滤波器测试
    fs=1000;
    t=(1:fs)/fs;
    y=sin(2*pi*100*t)+sin(2*pi*150*t)+sin(2*pi*200*t);
    figure;hua_fft(y,fs,1);
    z=bands(y,110,190,140,160,0.1,30,fs);
    figure;hua_fft(z,fs,1);

    运行结果如下图,第一幅是滤波前测试信号的频谱图,第二幅是滤波器的滤波曲线图,第三幅是经滤波后的测试信号频谱图。




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  • matlab设计模拟带通滤波器

    万次阅读 多人点赞 2018-10-25 12:44:02
    简单记录下在matlab上如何设计出模拟的带通滤波器,包括:巴特沃斯滤波器、切比雪夫I型滤波器、切比雪夫II型滤波器、椭圆型滤波器。 代码如下: %设计带通滤波器 %巴特沃斯、切比雪夫I型、切比雪夫II型、椭圆型...

    简单记录下在matlab上如何设计出模拟的带通滤波器,包括:巴特沃斯滤波器、切比雪夫I型滤波器、切比雪夫II型滤波器、椭圆型滤波器。
    代码如下:

    %设计带通滤波器
    %巴特沃斯、切比雪夫I型、切比雪夫II型、椭圆型滤波器
    
    
    clear all;
    
    %wp和ws分别是通带和阻带的频率(截止频率)。当wp和ws为二元矢量时,为带通或带阻滤波器,这时求出的Wn也是二元矢量;当wp和ws为一元矢量时,为低通或高通滤波器:当wp<ws时为低通滤波器,当wp>ws时为高通滤波器。
    
    %wp和ws为二元矢量
    wp=[0.1*2*pi 0.15*2*pi];                %设置通带频率
    ws=[0.05*2*pi 0.2*2*pi];                %设置阻带频率
    
    Rp=1;                                   %设置通带波纹系数
    Rs=20;                                  %设置阻带波纹系数        
    
    %巴特沃斯滤波器设计
    [N,Wn]=buttord(wp,ws,Rp,Rs,'s');        %求巴特沃斯滤波器阶数,输出参数N代表满足设计要求的滤波器的最小阶数,Wn是等效低通滤波器的截止频率
    %无论是高通、带通和带阻滤波器,在设计中最终都等效于一个截止频率为Wn的低通滤波器(我现在也不是很理解为啥是这样,毕竟我也是刚接触滤波器)
    fprintf('巴特沃斯滤波器 N= %4d\n',N);    %显示滤波器阶数
    [bb,ab]=butter(N,Wn,'s');               %求巴特沃斯滤波器系数,即求传输函数的分子和分母的系数向量
    W=0:0.01:2;                             %设置模拟频率
    [Hb,wb]=freqs(bb,ab,W);                 %求巴特沃斯滤波器频率响应
    plot(wb/pi,20*log10(abs(Hb)),'b');      %作图
    hold on
    
    %切比雪夫I型滤波器设计
    [N,Wn]=cheb1ord(wp,ws,Rp,Rs,'s');       %求切比雪夫I型滤波器阶数
    fprintf('切比雪夫I型滤波器 N= %4d\n',N); %显示滤波器阶数
    [bc1,ac1]=cheby1(N,Rp,Wn,'s');          %求切比雪夫I型滤波器系数,即求传输函数的分子和分母的系数向量
    [Hc1,wc1]=freqs(bc1,ac1,W);             %求切比雪夫I型滤波器频率响应
    plot(wc1/pi,20*log10(abs(Hc1)),'k');    %作图
    
    %切比雪夫II型滤波器设计
    [N,Wn]=cheb2ord(wp,ws,Rp,Rs,'s');       %求切比雪夫II型滤波器阶数
    fprintf('切比雪夫II型滤波器 N= %4d\n',N);%显示滤波器阶数
    [bc2,ac2]=cheby2(N,Rs,Wn,'s');          %求切比雪夫II型滤波器系数,即求传输函数的分子和分母的系数向量
    [Hc2,wc2]=freqs(bc2,ac2,W);             %求切比雪夫II型滤波器频率响应
    plot(wc2/pi,20*log10(abs(Hc2)),'r');    %作图
    
    %椭圆型滤波器设计
    [N,Wn]=ellipord(wp,ws,Rp,Rs,'s');       %求椭圆型滤波器阶数
    fprintf('椭圆型滤波器 N= %4d\n',N);      %显示滤波器阶数
    [be,ae]=ellip(N,Rp,Rs,Wn,'s');          %求椭圆型滤波器系数,即求传输函数的分子和分母的系数向量
    [He,we]=freqs(be,ae,W);                 %求椭圆型滤波器频率响应
    %作图
    plot(we/pi,20*log10(abs(He)),'g');
    axis([0 max(we/pi) -30 2]);
    legend('巴特沃斯滤波器','切比雪夫I型滤波器','切比雪夫II型滤波器','椭圆型滤波器');
    xlabel('角频率{\omega}/{\pi}');
    ylabel('幅值/dB');
    line([0 max(we/pi)],[-20 -20],'color','k','linestyle','--');%在画布上画线
    line([0 max(we/pi)],[-1 -1],'color','k','linestyle','--');
    line([0.2 0.2],[-30 2],'color','k','linestyle','--');
    line([0.3 0.3],[-30 2],'color','k','linestyle','--');
    

    运行结果如下:

    巴特沃斯滤波器 N=    4
    切比雪夫I型滤波器 N=    3
    切比雪夫II型滤波器 N=    3
    椭圆型滤波器 N=    2
    

    在这里插入图片描述

    注:
    1、求各种滤波器的传输函数的分子和分母向量系数的函数,例如:

    [bc1,ac1]=cheby1(N,Rp,Wn,'s');          %求切比雪夫I型滤波器系数,即求传输函数的分子和分母的系数向量
    

    这里的函数cheby1()中的参数为

    cheby1(N,Rp,Wn,'type','s');
    

    其中注意’type’可为高通:'high’或带阻:‘stop’,如果不填的话,默认是低通或者带通,至于是低通还是带通,主要看你前面的wp和ws是二元矢量还是一元矢量:二元矢量对应带通,一元矢量对应低通。

    2、matlab中的line()函数简单介绍:
    https://blog.csdn.net/qq_36554582/article/details/83352155

    展开全文
  • 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 Frequence0 = 60; %单位:Hz ...

    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

    1. 信号的产生
    %% Parameter Interface
    Frequence0          = 60;        %单位:Hz    
    Frequence1          = 130;       %单位:Hz
    Frequence2          = 1e3;       %单位:Hz
    SampleFre           = 4e3;       %单位:Hz
    SampleLen           = SampleFre; %采样点数
    %% Main
    %-------------------产生三路信号
    t = 0:1/SampleLen:1/SampleFre*(SampleLen-1);
    SignalData0 = sin(2*pi*Frequence0*t);
    SignalData1 = sin(2*pi*Frequence1*t);
    SignalData2 = sin(2*pi*Frequence2*t);
    SignalData3 = SignalData0+SignalData1+SignalData2;
    figure;hold on
    plot(t(1:150),SignalData0(1:150),'b')
    plot(t(1:150),SignalData1(1:150),'r')
    plot(t(1:150),SignalData2(1:150),'k')
    hold off
    figure;plot(t(1:150),SignalData3(1:150))
    title('三路信号求和')
    •  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

              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,这是我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、M代码

          代码见https://download.csdn.net/download/flypassion/10627808

    5、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

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  • FilterPro之滤波器设计

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    FilterPro是TI公司出品的一个有源滤波器设计的工具,十分好用,作为电子相关滤波器设计是十分必要的。 大致过下流程,首先选择设计什么滤波器,低通,高通,带通,带阻,

    http://download.csdn.net/detail/fzxy002763/3649600

    FilterPro是TI公司出品的一个有源滤波器设计的工具,十分好用,作为电子相关滤波器设计是十分必要的。

    大致过下流程,首先选择设计什么滤波器,低通,高通,带通,带阻,还有全通。



    第二部设置一些具体的参数,增益,通带频率,纹波系数,阻带频率,带外衰减,还有就是滤波器阶数


    第三部滤波器类型选择,这里有很多种类似对比的参数图,可以根据不同需要选择如贝塞尔,巴特沃斯等滤波器,其实一般选巴特沃斯就够了,比较好实现一些。


    第四部,选择滤波器的拓扑结构,有反馈(Multiple-Feedback)实际还分为单路和差分两种,还有Sallen-key(Q值越大截止频率越抖)这几种类型的。


    基本设置做完了,滤波器就自动生成了,如图:


    这里还可以看到一些具体设计出来的滤波器参数,可以对照一下看看是不是满足设计的需求。


    其他的还有一些相关的具体滤波器的参数信息,做一些具体的报告的时候用得上,还有一些滤波器电阻电容电感这些器件的清单。



    这里还有一些注意的就是关于放大器的选择,一般实际上NE5532之类的都可以了,比如说OPA637之类的比较高级的放大器有时候效果还没有低端一些的好,自己测试得出的一些经验。

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带通滤波器的参数设置