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  • matlab切比雪夫低通滤波器
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    2021-04-22 18:06:32

    以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

    %f1:通带截止频率

    %f3: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

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    1. 问题描述

    本人并非信号处理专业,仅在结构监测研究中遇到滤波问题,特总结常规的低通滤波技术,去除高频噪音。

    由于环境的干扰因素,监测信号中总会包含噪音成分,影响信号处理过程,如下图:

    2a0d6d587bc3?from=singlemessage

    接收信号中出现很多“毛刺”,即为高频噪音,预期通过低通滤波器过滤处理。

    2. 技术背景

    在MATLAB中有很多种滤波器可供选择,本文仅介绍一笔者实现的滤波方式:切比雪夫滤波器。

    低通滤波的技术要点有:

    滤波器参数设置

    [n,Wp]=cheb1ord(Wp,Ws,Rp,Rs); % Cheby1

    [b,a]=cheby1(n,Rp,Wp);

    freqz(b,a,2048,fs); % 查看设计滤波器的曲线

    信号滤波运算

    y = filter(b,a,x);

    此处仅说明代码实现,理论问题不再说明。

    3. 解决方案

    滤波器参数的设置是有效滤波的关键,最重要的参数是确定滤波的范围:

    通过频率$f_{pass}$

    截止频率$f_{stop}$

    2a0d6d587bc3?from=singlemessage

    上图可以看出,原信号的频域范围主要在100~300kHz。故可以设置:

    通过频率$f_{pass}= 300 kHz$

    截止频率$f_{stop}= 500 kHz$

    即过滤掉500 kHz以上的高频噪音。

    4. 实施示例

    4.1 数据读入

    %% 数据读入

    clc,clear,close all

    [M,dt] = tools.getcsv(); % 读入csv信号和采样周期dt

    fs = 1/dt; % 采样频率

    t = M(:,1);

    s = detrend(M(:,3)); % 去趋势的信号

    2a0d6d587bc3?from=singlemessage

    4.2 滤波参数设置

    %% 参数设置

    prompt0 = { % 对话框参数

    '通过频率 f-pass(kHz)', 300

    '截止频率 f-stop(kHz)', 500

    'Passband ripple in decibels Rp',0.1

    '衰减值Rs(Db)',30

    };

    dlg0.title = '滤波参数输入-马骋';

    dlg0.save = 'lp';

    para_input = tools.paradlg(prompt0,dlg0);

    para.f1 = para_input{1}*1e3;

    para.f3 = para_input{2}*1e3;

    para.rp = para_input{3};

    para.rs = para_input{4};

    para.fs = fs;

    注:以上tools为笔者自定义函数工具箱。

    2a0d6d587bc3?from=singlemessage

    4.3 滤波器生成

    %% cheby1低通滤波图示

    para.type = 1; % 滤波器类型:切比雪夫-1

    s_lp = tools.lowp(s,para); % 滤波

    2a0d6d587bc3?from=singlemessage

    可以看出,滤波器在频域300-500 kHz范围内逐渐衰减。

    4.4 滤波效果

    %% 处理信号绘图

    figure

    plot([t t],[s s_lp])

    legend({'原始信号','低通滤波信号'})

    title('cheby1低通滤波效果示例'),grid on

    xlim([min(t) max(t)])

    figure

    subplot(211)

    plot(t,s)

    legend('原始信号'),grid on

    xlim([min(t) max(t)])

    subplot(212)

    plot(t,s_lp)

    legend('滤波信号'),grid on

    xlim([min(t) max(t)])

    2a0d6d587bc3?from=singlemessage

    2a0d6d587bc3?from=singlemessage

    显然,滤波后的信号平滑很多。

    5. 常见问题

    滤波核心函数如下:

    function y=lowp(x,para)

    % 题目: 低通滤波器

    % 输入:

    % x -- 原始信号序列

    % para.

    % f1 -- 通带截止频率

    % f3 -- 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

    % type-- 滤波器类型

    % 输出:

    % y -- 滤波后的信号

    % 功能:

    % 低通滤波,滤除高频噪音

    % Cheby1

    % Butterworth

    % 注意:

    % 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

    % f1,f3的值都要小于fs/2

    % rp=0.1;rs=30;%通带边衰减DB值和阻带边衰减DB值

    % 作者: 未知

    % 修改: 马骋

    % 2016.04.21 @HIT

    %% 参数输入

    f1 = para.f1;

    f3 = para.f3;

    Rp = para.rp;

    Rs = para.rs;

    fs = para.fs;

    %% 滤波器设计

    Wp = f1/(fs/2); % 采用fs/2归一化,Nyquist frequency.

    Ws = f3/(fs/2);

    if para.type==1

    [n,Wp]=cheb1ord(Wp,Ws,Rp,Rs); % Cheby1

    [b,a]=cheby1(n,Rp,Wp);

    freqz(b,a,2048,fs); % 查看设计滤波器的曲线

    title(sprintf('n = %d Cheby1 Lowpass Filter',n))

    xlim([0 f3])

    else

    [n,Wn] = buttord(Wp,Ws,Rp,Rs,'s'); % Butterworth

    [b,a] = butter(n,Wn,'s'); % 计算滤波器系统函数分子分母多项式

    [z,p,k] = butter(n,Wn);

    sos = zp2sos(z,p,k);

    freqz(sos,2048,fs)

    title(sprintf('n = %d Butterworth Lowpass Filter',n))

    xlim([0 f3])

    end

    %% 滤波

    y = filter(b,a,x); % 对序列x滤波后得到的序列y

    end % lowp

    注:此函数中,仅切比雪夫-1滤波器测试成功,2型滤波器测试失败。

    示例程序下载:

    2a0d6d587bc3?from=singlemessage

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  • matlab设计切比雪夫低通滤波器

    千次阅读 2019-10-09 03:38:07
    绘制Chebshev 1型模拟低通滤波器的平方幅频响应曲线,阶数为2、4、6、8: n=0:0.01:2; for i=1:4 switch i case 1 ,N=2; case 2; N=4; case 3;N=6; case 4; N=8; end Rp = 1; %设置通滤波纹为1db [...

     

    绘制Chebshev 1型模拟低通滤波器的平方幅频响应曲线,阶数为2、4、6、8:

    n=0:0.01:2;
    for i=1:4
    switch i
        case 1 ,N=2;
        case 2; N=4;
        case 3;N=6;
        case 4; N=8;
    end
    Rp = 1;                         %设置通滤波纹为1db
    [z,p,k] =cheb1ap(N,Rp);         %设计chebyshev 1 滤波器
    [b,a] = zp2tf(z,p,k);           %将零点、级点、增益形式转换为传递函数的形式
    [H,w] =freqs(b,a,n);            %按n指定的频率点给出频率响应
    magH2 = (abs(H)).^2;            %给出传递函数的幅度平方
    posplot=['2,2',num2str(i)];     %将数字i转换为字符转,与‘2,2’合并并赋给posplot
    subplot(posplot);
    plot(w,magH2);
    xlabel ('w/wc');

    ylabel('Chebyshev 1 | H(jw)|^2');
    grid on;
    end

    matlab设计切比雪夫低通滤波器
    Chebyshev 1行滤波器的特点:通带内具有等波纹起伏特性,而在阻带内单调下降,具有更大的衰减特性;阶数愈高,特性愈接近矩形;传递函数是没有零点的(这个就要有数学的推到了)。

    绘制Chebshev 2型模拟低通滤波器的平方幅频响应曲线,阶数为2、4、6、8:

    n=0:0.01:2;
    for i=1:4
    switch i
        case 1 ,N=2;
        case 2; N=4;
        case 3;N=6;
        case 4; N=8;
    end
    Rs = 16;                           %设置通滤波纹为1db
    [z,p,k] =cheb2ap(N,Rs);            %设计chebyshev 1 滤波器
    [b,a] = zp2tf(z,p,k);              %将零点级点增益转换为传递函数的形式
    [H,w] =freqs(b,a,n);               %按n指定的频率点给出频率响应
    magH2 = (abs(H)).^2;               %给出传递函数幅度平方
    posplot=['2,2',num2str(i)];        %将数字i转换为字符串‘N=’合并作为标题
    subplot(posplot);
    plot(w,magH2);
    xlabel ('w/wc');

    ylabel('Chebyshev 1 | H(jw)|^2');
    grid on;
    end

    matlab设计切比雪夫低通滤波器

    Chebyshev 1行滤波器的特点:通带内具单调的、平滑的,而在阻带内有等纹波起伏特性;阶数愈高,特性愈接近矩形;传递函数是既有极点又有零点(这个就要有数学的推到了)。

     


     

     

    转载于:https://www.cnblogs.com/JustDoFPGA/archive/2010/12/13/8412750.html

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    [Matlab]切比雪夫Ⅰ型滤波器设计:低通、高通、带通和带阻-------(2)

    ​ 切比雪夫滤波器,又名“车比雪夫滤波器”,是在通带或阻带上频率响应幅度等波纹波动的滤波器。切比雪夫滤波器来自切比雪夫分布,以“切比雪夫”命名,是用以纪念俄罗斯数学家巴夫尼提·列波维其·切比雪夫。

    切比雪夫Ⅰ型滤波器特点:

    ​ 切比雪夫滤波器在过渡带比巴特沃斯滤波器的衰减快,但频率响应的幅频特性不如后者平坦。切比雪夫滤波器和理想滤波器的频率响应曲线之间的误差最小,但是在通频带内存在幅度波动。

    1、幅度特性是在一个频带内(通带或阻带)范围内具有等波纹特性;
    2、Ⅰ型在通带范围内是等波纹的,在阻带范围内是单调的。

    根据频率响应曲线波动位置的不同,切比雪夫滤波器可以分为以下两种:

    I型切比雪夫滤波器

    通带(或称“通频带”)上频率响应幅度等波纹波动的滤波器称为“I型切比雪夫滤波器”;

    原始信号设定:

    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
    %  Cheby1Filter.m
    %  切比雪夫Ⅰ型滤波器的设计
    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
    clear;
    close all;
    clc;
    
    fs = 1000; %Hz 采样频率
    Ts = 1/fs;
    N  = 1000; %序列长度
    t = (0:N-1)*Ts;
    delta_f = 1*fs/N;
    f1 = 50;
    f2 = 100;
    f3 = 200;
    f4 = 400;
    x1 = 2*0.5*sin(2*pi*f1*t);
    x2 = 2*0.5*sin(2*pi*f2*t);
    x3 = 2*0.5*sin(2*pi*f3*t);
    x4 = 2*0.5*sin(2*pi*f4*t);
    x = x1 + x2 + x3 + x4; %待处理信号由四个分量组成
     
    X = fftshift(abs(fft(x)))/N;
    X_angle = fftshift(angle(fft(x)));
    f = (-N/2:N/2-1)*delta_f;
     
    figure(1);
    subplot(3,1,1);
    plot(t,x);
    title('原信号');
    subplot(3,1,2);
    plot(f,X);
    grid on;
    title('原信号频谱幅度特性');
    subplot(3,1,3);
    plot(f,X_angle);
    title('原信号频谱相位特性');
    grid on;
    

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ZDDVsYax-1573631016234)(G:\研究生\项目小组任务\笔记\第四周笔记\qubify.bmp)]

    低通滤波器设计:

    %设计一个切比雪夫低通滤波器,要求把50Hz的频率分量保留,其他分量滤掉
    wp = 55/(fs/2);  %通带截止频率,取50~100中间的值,并对其归一化
    ws = 90/(fs/2);  %阻带截止频率,取50~100中间的值,并对其归一化
    alpha_p = 3; %通带允许最大衰减为 db
    alpha_s = 40;%阻带允许最小衰减为 db
    %获取阶数和截止频率
    [ N1 wc1 ] = cheb1ord( wp , ws , alpha_p , alpha_s);
    %获得转移函数系数
    [ b a ] = cheby1(N1,alpha_p,wc1,'low');
    %滤波
    filter_lp_s = filter(b,a,x);
    X_lp_s = fftshift(abs(fft(filter_lp_s)))/N;
    X_lp_s_angle = fftshift(angle(fft(filter_lp_s)));
    figure(2);
    freqz(b,a); %滤波器频谱特性
    figure(3);
    subplot(3,1,1);
    plot(t,filter_lp_s);
    grid on;
    title('低通滤波后时域图形');
    subplot(3,1,2);
    plot(f,X_lp_s);
    title('低通滤波后频域幅度特性');
    subplot(3,1,3);
    plot(f,X_lp_s_angle);
    title('低通滤波后频域相位特性');
    

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-a6R66EbD-1573631016238)(G:\研究生\项目小组任务\笔记\第四周笔记\lowp.bmp)]

    高通滤波器设计:

    %设计一个高通滤波器,要求把400Hz的频率分量保留,其他分量滤掉
    wp = 350/(fs/2);  %通带截止频率,取200~400中间的值,并对其归一化
    ws = 380/(fs/2);  %阻带截止频率,取200~400中间的值,并对其归一化
    alpha_p = 3; %通带允许最大衰减为  db
    alpha_s = 20;%阻带允许最小衰减为  db
    %获取阶数和截止频率
    [ N2 wc2 ] = cheb1ord( wp , ws , alpha_p , alpha_s);
    %获得转移函数系数
    [ b a ] = cheby1(N2,alpha_p,wc2,'high');
    %滤波
    filter_hp_s = filter(b,a,x);
    X_hp_s = fftshift(abs(fft(filter_hp_s)))/N;
    X_hp_s_angle = fftshift(angle(fft(filter_hp_s)));
    figure(4);
    freqz(b,a); %滤波器频谱特性
    figure(5);
    subplot(3,1,1);
    plot(t,filter_hp_s);
    grid on;
    title('高通滤波后时域图形');
    subplot(3,1,2);
    plot(f,X_hp_s);
    title('高通滤波后频域幅度特性');
    subplot(3,1,3);
    plot(f,X_hp_s_angle);
    title('高通滤波后频域相位特性');
    

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-LPt70b8v-1573631016257)(G:\研究生\项目小组任务\笔记\第四周笔记\hightp.bmp)]

    带通滤波器设计:

    %设计一个带通滤波器,要求把50Hz和400Hz的频率分量滤掉,其他分量保留
    wp = [65 385 ] / (fs/2);  %通带截止频率,50~100、200~400中间各取一个值,并对其归一化
    ws = [75 375 ] / (fs/2);  %阻带截止频率,50~100、200~400中间各取一个值,并对其归一化
    alpha_p = 3; %通带允许最大衰减为  db
    alpha_s = 20;%阻带允许最小衰减为  db
    %获取阶数和截止频率
    [ N3 wn ] = cheb1ord( wp , ws , alpha_p , alpha_s);
    %获得转移函数系数
    [ b a ] = cheby1(N3,alpha_p,wn,'bandpass');
    %滤波
    filter_bp_s = filter(b,a,x);
    X_bp_s = fftshift(abs(fft(filter_bp_s)))/N;
    X_bp_s_angle = fftshift(angle(fft(filter_bp_s)));
    figure(6);
    freqz(b,a); %滤波器频谱特性
    figure(7);
    subplot(3,1,1);
    plot(t,filter_bp_s);
    grid on;
    title('带通滤波后时域图形');
    subplot(3,1,2);
    plot(f,X_bp_s);
    title('带通滤波后频域幅度特性');
    subplot(3,1,3);
    plot(f,X_bp_s_angle);
    title('带通滤波后频域相位特性');
    

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-3XBKXRhq-1573631016258)(G:\研究生\项目小组任务\笔记\第四周笔记\bandp.bmp)]

    带阻滤波器设计:

    %设计一个带阻滤波器,要求把50Hz和400Hz的频率分量保留,其他分量滤掉
    wp = [65 385 ] / (fs/2);  %通带截止频率?,50~100、200~400中间各取一个值,并对其归一化
    ws = [75 375 ] / (fs/2);  %阻带截止频率?,50~100、200~400中间各取一个值,并对其归一化
    alpha_p = 3; %通带允许最大衰减为  db
    alpha_s = 20;%阻带允许最小衰减为  db
    %获取阶数和截止频率
    [ N4 wn ] = cheb1ord( wp , ws , alpha_p , alpha_s);
    %获得转移函数系数
    [ b a ] = cheby1(N4,alpha_p,wn,'stop');
    %滤波
    filter_bs_s = filter(b,a,x);
    X_bs_s = fftshift(abs(fft(filter_bs_s)))/N;
    X_bs_s_angle = fftshift(angle(fft(filter_bs_s)));
    figure(8);
    freqz(b,a); %滤波器频谱特性
    figure(9);
    subplot(3,1,1);
    plot(t,filter_bs_s);
    grid on;
    title('带阻滤波后时域图形');
    subplot(3,1,2);
    plot(f,X_bs_s);
    title('带阻滤波后频域幅度特性');
    subplot(3,1,3);
    plot(f,X_bs_s_angle);
    title('带阻滤波后频域相位特性');
    

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ccbiuMxk-1573631016258)(G:\研究生\项目小组任务\笔记\第四周笔记\bands.bmp)]

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    千次阅读 2022-05-30 16:20:44
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  • MATLAB切比雪夫带通滤波器

    万次阅读 2019-02-22 21:09:53
    原始信号由5Hz,50Hz,110Hz三种频率的正弦信号构成...​使用通带为[10,100]Hz的切比雪夫滤波器,滤波后的信号时域曲线为: 图 2 滤波信号 ​对原始信号和滤波信号作傅里叶变换,观察频谱的变化(左图为原始信号...
  • Matlab基础——切比雪夫I型滤波器(一)

    万次阅读 多人点赞 2020-05-23 14:02:38
    Matlab——切比雪夫I型滤波器 cheb1ord 、 chey1 and freqz 切比雪夫Ⅰ型滤波器在通带或阻带上频率响应幅度等波纹波动的滤波器切比雪夫滤波器和理想滤波器的频率响应曲线之间的误差最小,但是在频带内存在幅度...
  • 切比雪夫 II 型滤波器设计

    千次阅读 2021-07-17 19:57:05
    MATLAB中,cheb2ap函数用于设计切比雪夫II型低通滤波器。Cheb2ap的语法为 [z,p,k] = cheb2ap(n, rp) 其中,n为滤波器的阶数,rp为通带的波动。返回值z,p,k分别为滤波器的零点、极点和 增益。 例 设计切比雪夫II型...
  • 基于MATLAB切比雪夫I型模拟低通滤波器设计课程设计名称:数字信号处理课程设计专业班级 : 电信0604 学生姓名 :学号 : 20064300430 指导教师 :课程设计时间:2009.6.8-2009.6.14数字信号处理专业课程设计任务书学生...
  • %为DSP程序做准备,MATLAB中不需要 yy1=filter(b1,a1,y); %滤波 y=fft(y,N); %将原始信号做FFT变换 pyy=y.*conj(y); %做功率谱分析 f=(1:(N/2-1)); for i=1:N/2-1; f(i)=f(i)*fs/N; end figure(1); plot(f,pyy(2:N...
  • matlab 实现巴特沃斯滤波器切比雪夫1型/2型滤波器 和 椭圆滤波器
  • Matlab 设计IIR低通滤波器 附实现

    千次阅读 2021-05-06 07:03:29
    Matlab设计和实现IIR低通滤波器对于智能车的车友来说,滤波器在处理比赛任务相当有效,像这样处理传感器数据q = 0.95;y = y*q + x*(1-q);如果需要更高性能的滤波器怎么办?matlab提供了IIR 滤波器设计设计工具,IIR ...
  • 低通滤波器允许输入信号的低频分量通过,同时衰减(减少)高频分量。 测量噪声落在信号频谱的高频范围内,而潜在的过程信号通常... 该程序使用基于天线理论方法的切比雪夫 FIR 低通滤波器来过滤人类语音信号中的噪声。
  • 常用的滤波器模型有巴特沃斯(Butterworth)滤波器切比雪夫(Chebyscheff)滤波器、贝塞尔(Bessel)滤波器及椭圆函数(Elliptic)滤波器。虽这些滤波器设计过程均已较为成熟,但无论哪种设计过程却均需要繁琐复杂的计算,或...
  • %设计一个切比雪夫低通滤波器,要求把50Hz的频率分量保留,其他分量滤掉 wp = 55/(fs/2); %通带截止频率,取50~100中间的值,并对其归一化 ws = 90/(fs/2); %阻带截止频率,取50~100中间的值,并对其归一化 alpha_p = 3; ...
  • 摘要:数字滤波器因其具有...在设计切比雪夫I型数字滤波器的过程中,主要利用MATLAB软件,经过归一化处理,同时调用cheby1和cheb1ord语句来实现低通、高通等4种不同类型的切比雪夫I型数字滤波器,并对实验参数进行验...
  • matlab 代码:设计切比雪夫Ⅱ型低通滤波器
  • 切比雪夫 I 型滤波器设计

    千次阅读 2021-07-17 19:17:56
    MATLAB中,cheblap函数用于设计切比雪夫 I 型低通滤波器。该函数的调用方法为 [z, p,k] = cheb1ap(n, rp) 其中,n为滤波器的阶数,rp为通带的幅度误差。返回值分别为滤波器的零点、极点和增益。 例 设计切比雪夫I型...
  • 基于Matlab巴特沃斯低通滤波器的设计谢继杨(成都理工大学工程技术学院,四川乐山,614000)摘要:现如今已经有相当成熟的技术去模拟滤波器,人们为了更加深入的理解巴特沃斯滤波器,于是巴特沃斯模拟滤波器便基于...
  • 基于Matlab巴特沃斯低通滤波器的设计谢继杨(成都理工大学工程技术学院,四川乐山,614000)摘要:现如今已经有相当成熟的技术去模拟滤波器,人们为了更加深入的理解巴特沃斯滤波器,于是巴特沃斯模拟滤波器便基于...
  • MATLAB平台下,设计数字信号处理当中巴特沃斯和切比雪夫滤波器,包括低通、高通、带通和带阻等类型。

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