原文参考：

https://blog.csdn.net/CHQC388/article/details/103885822

https://blog.csdn.net/qsj8362234/article/details/8275511?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-baidujs-5

文章在MATLAB R2016a环境经进行验证：

filterDesigner工具箱调用：

1、启动FDAtool工具箱，有两中种方法可以选择

     1）、在命令行窗口中输入fdatool命令，打开FDAtool工具箱。

     2）、在菜单栏应用列表下拉框中中可以找到filterDesigner，基于matlab 2016a开发环境



启动之后的界面

 



 注：如果开始界面不是上图所示，则点击红色方框即可。

2、设计界面简单介绍：

1）Response Type（响应类型）：有低通、高通、带通、带阻等设计。

2）Design Method（设计方法）：有IIR和FIR两大类。

3）Filter Order（滤波器阶次）：阶次可以根据自己的需要设定，也可以直接选择最小阶次。

4）Frequency Specifications（频率参数）：根据自己所需要的参数进行设定。

例：设计一个一下参数的滤波器：

1）巴特沃斯低通滤波器。

2）阶数为10阶。

3）采样频率为：500Hz。

4）截止频率为：50Hz。

3、根据以上要求设计改变FDAtool工具箱中的参数，并且点击Design Filter，就会显示出所设计的滤波器。



 

5、将设计好的滤波器导出matlab中。

1）以.m文件的形式导出到matlab中：

a、点击file，然后选择Generate MATLAB Code -> Filter DesignFunction：

注意要导出函数形式，否则会影响下一步



b、函数调用，生成随机变量

%%
y1 = rand(100,1);
figure('color',[1,1,1]);
subplot(2,1,1);
plot(y1);
title('滤波前波形');
%%
y2 = filter(aaa,y1);  % 直接使用设计好的滤波器进行滤波，filter函数是滤波函数
subplot(2,1,2);
plot(y2);
title('滤波后波形');

 运行结果

 



另外还可以滤波器导出到Workspace中：

a、点击File->Export，然后弹出选择窗口。

b、将Export to选择为Workspace、Export As选择为Object、Variable Names设置为Hd，然后点击Export即可。

c、点击Export之后会在工作区中出现名称为Hd的df2sos变量。

d、在命令行窗口中直接输入以下代码即可使用滤波器。



效果如下：

 

matlab里设计cic滤波器的函数有以下两种：
1. fdesign.decimator
       例如：设定好采样频率Fs, 信号带宽Fp, 阻带衰减As, 差分时延m及降采样比D就可以得到cic滤波器的传输函数
d1 =fdesign.decimator(D,'CIC',m,Fpass,As,Fs); 
Hcic =design(d1);
 
 2.mfilt.cicdecim (fixed-point CIC decimator, mfilt是matlab里专门用来设计多速率信号处理滤波器的一套函数)
 
hm =mfilt.cicdecim(decimation_factor,differential_delay,NumberofSections);
      decimation_factor为降采样比，differential_delay同上为差分时延，NumberofSections为cic滤波器的节数，与第一个函数相比，这个函数没有规定采样滤波，通带宽度、阻带衰减等

在信号处理中，信号发射时，信号通过载波，调制，以电磁波的形式发射出来
在接收端，射频信号通过天线接收，超外差式等方式进行处理，变频到中频
然后通过数字技术对中频信号进行处理，此时的中频信号采样率很高，多达几十兆赫
而要解调出来的信号很小，此时就要经过滤波来得到我们需要的信号
如果直接设计滤波器，阶数会非常庞大，软件，硬件设备都承受不了
因此，一般常用的技术是进行下变频处理，其主要技术就是通过抽取滤波进行下变频
常用的滤波器就是CIC抽取, 希望可以帮助一些坛友解决基本的问题。
下面以一个实例，对一个采样频率为45.5MHz的信号进行14倍的抽取滤波，同时进行
补偿滤波器的设计，并给出CIC滤波器、补偿滤波器和级联后的频谱图
 
%  Design a minimum-order CIC compensator that compensates...
%  for the droop in the passband for the CIC decimator.
Fs = 45.5e6;     % Input sampling frequency
Fpass = 0.5e6;   % Frequency band of interest
D = 14;          % Decimation factor of CIC
d1 = fdesign.decimator(D,'CIC',1,Fpass,65,Fs); %design a cic filter 
Hcic = design(d1);
Hd(1) = cascade(dfilt.scalar(1/gain(Hcic)),Hcic);
d2 = fdesign.ciccomp(Hcic.DifferentialDelay, ...
    Hcic.NumberOfSections,Fpass,1.625e6,.005,66,Fs/D); % design a cic compensator filter 
Hd(2) = design(d2);
fcfwrite([Hcic Hd(2)],'CICdesciption','dec'); % 其中，生成的.fcf文件描述滤波器的结构
hvt=fvtool(Hd(1),Hd(2),cascade(Hd(1),Hd(2)),'Fs',[Fs Fs/D Fs], ...   % plot whole response
          'ShowReference', 'off');
legend(hvt, 'CIC','CIC compensator', 'Whole response','Location', 'Northeast'); 

复制代码

学习目标：
MATLAB调用fdatool设计的FIR滤波器
学习内容：

FIR_data_in_32bits.m
clc
clear all
close all
load FIR.mat   %FIR为上面的系数名称
f1 = 0.5; %信号1频率为500kHz
f2 = 5; %信号2频率为5MHz
Fs = 32; %采样频率为32MHz
N = 16;%量化位数

%产生信号
t = 0:1/Fs:5;
c1 = 2*pi*f1*t;
c2 = 2*pi*f2*t;

s1 = sin(c1); %产生正弦波
s2 = sin(c2); %产生正弦波
s  = s1 + s2; %产生两个单载波合成后的信号

s = s/max(abs(s));

%% MATLAB中调用fdatool实现低通滤波的功能
filter_s = filter(LP,1,s);
filter_s_fft = fft(filter_s,161*5);     %对回波信号进行快速傅里叶变换到频域
figure(4)
plot(abs(filter_s_fft)); 
xlabel('频域（采样点）');
ylabel('幅度');

figure(5)
plot(20*log10(abs(filter_s_fft))); 
xlabel('频域（采样点）');
ylabel('幅度（dB）');

%% 对信号在MATLAB中进行时域、频域分析
figure(1)
plot(s);
xlabel('时域（采样点）');
ylabel('幅度');

s_fft=fft(s,161*5);     %对回波信号进行快速傅里叶变换到频域

figure(2)
plot(abs(s_fft)); 
xlabel('频域（采样点）');
ylabel('幅度');

figure(3)
plot(20*log10(abs(s_fft))); 
xlabel('频域（采样点）');
ylabel('幅度（dB）');

%% 对信号进行量化取整，并调用gen_data_file_bin_32函数将量化后的数据写入txt文本，其中负数转化为其二进制补码对应的数进行写入
% 量化取整
lfm=round(2147483647*s);   %最大为2147483647，量化为32位

lfm(find(lfm<0))=lfm(find(lfm<0))+4294967296;  %为何加4294967296,把负数转化为其补码对应的数
gen_data_file_bin_32(lfm,'D:\Desktop\206FPGAcode\FIR_32bits_to_32bits\MATLAB\in_data.txt');


学习时间：
20200904下午
学习产出（仿真结果）：
滤波后幅频特性图



滤波后幅频特性dB图


学习总结
发现问题

MATLAB提供了专门用于求离散系统频响特性的函数freqz()，调用freqz()的格式有以下两种：
(1)[H,w]=freqz(B,A,N)
(2)[H,w]=freqz(B,A,N,'whole')

(1)中B和A分别为离散系统的系统函数分子、分母多项式的系数向量，返回量H则包含了离散系统频响在 0~pi范围内N个频率等分点的值（其中N为正整数），w则包含了范围内N个频率等分点。调用默认的N时，其值是512。
(2)中调用格式将计算离散系统在0~pi范内的N个频率等分店的频率响应的值。
因此，可以先调用freqz()函数计算系统的频率响应，然后利用abs()和angle()函数及plot()函数，即可绘制出系统在 或 范围内的频响曲线。
绘制如下系统的频响曲线
y(n)=x(n)-x(n-3) %减法滤波器 

MATLAB命令如下：

clear all; 
clc; 
fs=600; 
b=[1,0,0,-1]; 
a=[1]; 
[h,f]=freqz(b,a,256,fs); 
mag=abs(h); 
ph=angle(h); 
ph=ph*180/pi; 
subplot(2,1,1) 
plot(f,mag); 
grid on 
xlabel('频率(Hz)'); 
ylabel('幅频特性'); 
subplot(2,1,2) 
plot(f,ph); 
grid on 
xlabel('频率(Hz)'); 
ylabel('相频特性');