滤波器设计器简介
此示例展示如何使用Filter Designer作为命令行筛选器设计函数的方便替代方案。
滤波器设计器是信号处理工具箱™中的一个功能强大的图形用户界面(GUI),用于设计和分析滤波器。
滤波器设计器使您能够通过设置滤波器性能规格,从MATLAB®工作空间导入滤波器,或通过添加,移动或删除极点和零点,快速设计数字FIR或IIR滤波器。滤波器设计器还提供了用于分析滤波器的工具,例如幅度和相位响应图以及零点极图。
开始
类型filterDesigner
在MATLAB命令提示符下:
> > filterDesigner
一个每日小贴士对话框显示使用过滤器设计器的建议。然后,GUI显示为默认筛选器。
GUI有三个主要区域:
“当前筛选信息”区域
筛选器显示区域和
设计面板
GUI的上半部分显示关于当前过滤器的过滤器规格和响应的信息。在左上方的Current Filter Information区域,显示了过滤器的属性,即过滤器的结构、顺序、使用的节数以及过滤器是否稳定。它还提供了对Filter管理器的访问,以便使用多个过滤器。
过滤器显示区域,在右上角,显示各种滤波器响应,如,幅度响应,组延迟和滤波器系数。
GUI的下半部分是Filter Designer的交互部分。设计面板,在下半部分是你定义过滤器规格的地方。它控制上面其他两个区域显示的内容。其他面板可以通过使用侧边栏按钮显示在下半部分。
该工具包括上下文敏感的帮助。右键单击或单击这是什么?按钮,以获取有关该工具不同部分的信息。
设计过滤器
我们将设计一个低通滤波器,通过所有小于或等于奈奎斯特频率的20%(采样频率的一半)的频率,并衰减大于或等于奈奎斯特频率的50%的频率。我们将使用具有以下规格的FIR等纹波滤波器:
通带衰减1 dB
阻带衰减80 dB
通带频率0.2[归一化(0到1)]
阻带频率0.5[归一化(0到1)]
为了实现这个设计,我们将使用以下规范:
1.选择低通滤波器下拉菜单响应类型和Equiripple下FIR设计方法.一般情况下,当您更改响应类型或设计方法时,筛选器参数和筛选器显示区域将自动更新。
2.选择指定的顺序在过滤器订单区域并进入30..
3.FIR等纹波滤波器有一个密度的因素控制频率网格密度的选项。增加该值创建一个更接近理想等纹波滤波器的滤波器,但随着计算量的增加,需要更多的时间。将该值保留为20。
4.选择标准化(0到1)的单位下拉菜单频率的规范区域。
5.输入0.2为wpass和0.5为wstop在频率的规范区域。
6.Wpass和Wstop,在大小规格面积为正权重,每个波段一个,用于FIR等纹波滤波器优化。将这些值保留为1。
7.设计规格设置完成后,单击设计滤波器单击GUI底部的按钮来设计过滤器。
计算系数后,滤波器的幅值响应显示在滤波器分析区域。
查看其他分析
一旦你设计了过滤器,你可以通过单击工具栏上的任何按钮在显示窗口中查看以下过滤器分析:
按从左到右的顺序,按钮是
级响应
相位响应
幅度和相位响应
群延迟响应
相位延迟响应
脉冲响应
阶跃响应
Pole-zero情节
滤波器系数
过滤信息
换轴单位
您可以通过在轴标签上右键单击鼠标并选择所需的单位来更改x轴或y轴单位。当前单元有一个复选标记。
标记数据点
在Display区域中,您可以单击图中的任何点以添加数据标记,该标记将显示该点的值。右键单击数据标记会显示一个菜单,您可以在其中移动、删除或调整数据标记的外观。
优化设计
为了使滤波器的实现成本最小化,我们将尝试通过使用减少系数的数量最低订购量选项。
将选择更改为过滤器订单来最低订购量在设计区域中,并保持其他参数不变。
单击设计滤波器按钮来设计新的过滤器。
在Current Filter Information区域可以看到,过滤顺序从30减少到16,波纹的数量减少,过渡宽度变宽。通带和阻带规格仍然满足设计标准。
改变分析参数
通过右键单击图并选择Analysis Parameters,您可以显示一个用于更改特定于分析的参数的对话框。(您也可以从分析菜单中选择分析参数。)
单击,保存显示参数为默认值另存为默认.若要恢复matlab定义的默认值,请单击恢复初始默认值.
导出过滤器
一旦你对你的设计感到满意,你可以导出你的过滤器到以下目的地:
MATLAB的工作区
MAT-file
文本文件
选择出口从文件菜单。
当您选择导出到MATLAB工作区或mat文件时,您可以将过滤器导出为系数。如果有DSP系统工具箱,您还可以将过滤器导出为系统对象。
生成MATLAB文件
过滤器设计器允许您生成MATLAB代码来重新创建过滤器。这使您能够将设计嵌入到现有代码中,或在脚本中自动创建过滤器。
选择生成MATLAB代码从文件菜单中,选择滤波器设计功能并在“生成MATLAB代码”对话框中指定文件名。
下面的代码是由我们上面设计的最小阶滤波器生成的:
量化滤波器
如果您已经安装了DSP系统工具箱™,则量化参数设置面板可在侧边栏:
您可以使用此面板量化和分析双精度滤波器。使用DSP系统工具箱,您可以量化从双精度到单精度。如果拥有定点设计器,则可以将滤波器量化为定点精度。注意,在筛选器中不能混合使用浮点和定点算法。
目标
的目标菜单的过滤器设计器允许您生成各种类型的代码表示您的过滤器。例如,您可以生成C头文件,XILINX系数(COE)文件(使用DSP系统工具箱)和VHDL, Verilog以及测试台架(使用Filter Design HDL Coder™)。
附加功能
Filter Designer还集成了其他MathWorks™产品的附加功能:2022世界杯八强谁会赢?
DSP系统工具箱-增加了先进的FIR和IIR设计技术(即滤波器转换,多速率滤波器),并为滤波器生成等效块
嵌入式编码器™为德州仪器C6000处理器生成、构建和部署代码。
滤波器设计HDL编码器-生成可合成的VHDL或Verilog代码的定点过滤器
仿真软件®-从原子Simulink块生成过滤器