用MATLAB設計FIR濾波器的方法

4 FDATool設計法

FDATool(Filter Design Analysis Tool)是MATLAB信號處理工具箱專用的濾波器設計分析工具，操作簡單、靈活，可以采用多種方法設計FIR和IIR濾波器。在MATLAB命令窗口輸入FDATool后回車就會彈出FDATool界面。

4.1 帶通濾波器設計

已知濾波器的階數n=38，beta=3.4。本例中，首先在Filter Type中選擇Bandpass；在Design Method選項中選擇FIR Window，接著在Window選項中選取Kaiser，Beta值為3.4；指定Filter Order項中的Specify order為38；采樣頻率Fs=100Hz,截止頻率Fc1=10Hz,Fc2=20Hz。設置完以后點擊窗口下方的Design Filter，在窗口上方就會看到所設計濾波器的幅頻響應，通過菜單選項Analysis還可以看到濾波器的相頻響應、組延遲、脈沖響應、階躍響應、零極點配置等。設計完成后將結果保存為kaiser15.fda文件。

4.2 Simulink仿真

在Simulink環境下，將濾波器文件kaiser15.fda導入Digital Filter Design模塊，輸入信號為s(t)=sin(10πt)+sin(30πt)+sin(60πt),生成的仿真圖和濾波效果如圖2所示。



（1）Simulink仿真圖 （2）濾波前后的離散波形
圖2 Simulink仿真圖和濾波效果圖

5 SPTool設計法

SPTool是MATLAB信號處理工具箱中自帶的交互式圖形用戶界面工具，它包含了信號處理工具箱中的大部分函數，可以方便快捷地完成對信號、濾波器及頻譜的分析、設計和瀏覽。在本例中按以下步驟完成濾波器的設計和濾波：

創建并導入信號源。
在MATLAB命令窗口輸入命令：
Fs＝100；t = (0:100)/Fs;
s = sin(2*pi*t*5)+sin(2*pi*t*15)+sin(2*pi*t*30);

此時，變量Fs、t、s將顯示在workspace列表中。在命令窗口鍵入Sptool，將彈出Sptool主界面，如圖3所示；點擊菜單File/Import將信號s導入并取名為s。

（2）單擊Filters列表下的New，按照參數要求設計出濾波器filt1，具體步驟類似于3.2.1。

（3）將濾波器filt1應用到s信號序列。分別在Signals、Filters、Spectra列表中選擇s、filt1、mtlbse，單擊Filters列表下的Apply按鈕，在彈出的Apply Filter對話框中將輸出信號命名為sin15hz。

（4）進行頻譜分析。在Signals中選擇s，單擊Spectra下的Create按鈕，在彈出的Spectra Viewer界面中選擇Method為FFT，Nfft=512，單擊Apply按鈕生成s的頻譜spect1。同樣的步驟可以生成信號sin15hz的頻譜spect2。