基于matlab的数字滤波器设计及滤波仿真.docx

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基于matlab的数字滤波器设计及滤波仿真

基于matlab的数字滤波器设计及滤波仿真

山东科技大学电工电子实验教学中心

创新性实验结题报告

实验项目名称＿基于matlab的数字滤波器设计及滤波仿真＿

三个正弦信号用三种方法进行滤波分离

1.编程法、2.Simulink、3.SPTool法与FDATool法

2、实验内容

（1）设计三个频率混合的信号y，频率可设为100Hz、1000Hz、10000Hz；

（2）设计3个巴特沃斯模拟滤波器，分别为低通、高通、带通；

（3）用双线性变换法将设计好的巴特沃斯滤波器转换为数字滤波器；

（4）对混合信号y进行滤波；

（5）比较滤波前后信号各分量的变化；

（6）调试滤波器参数；

（8）Simulink仿真；

（9）SPTool仿真；

（10）总结报告。

3、实验步骤

（1）Matlab程序设计：

clc;

fs=4000;

t=0:

1/fs:

1;

x=sin（2*pi*20*t）+sin（2*pi*100*t）+sin（2*pi*200*t）;

%低通滤波器设计：

wp=2*30/fs;

ws=2*60/fs;

Rp=1;

As=30;

subplot（331）;

plot（t,x）;

title（'原始信号'）;

[N,wc]=buttord（wp,ws,Rp,As）;

[B,A]=butter（N,wc）;

[H,W]=freqz（B,A）;

y=filter（B,A,x）;

subplot（334）;

plot（W,abs（H））;

title（'低通滤波器'）;

subplot（337）;

plot（t,y）

title（'30Hz信号'）;

%高通滤波器设计：

wp=2*170/fs;

ws=2*120/fs;

Rp=20;

As=50;

subplot（332）;

plot（t,x）;

title（'原始信号'）;

[N,wc]=buttord（wp,ws,Rp,As）;

[B,A]=butter（N,wc,'high'）;

[H,W]=freqz（B,A）;

y=filter（B,A,x）;

subplot（335）;

plot（W,abs（H））;

title（'高通滤波器'）;

subplot（338）;

plot（t,y）;

title（'200Hz信号'）;

%带通滤波器设计：

fp=[70130];fs=[30170];

wp=2*fp/Fs;ws=2*fs/Fs;rp=0.5;rs=50;

subplot（333）;

plot（t,x）;

title（'原始信号'）;

[N,wc]=ellipord（wp,ws,rp,rs）;

[B,A]=ellip（N,rp,rs,wc）;

[H,w]=freqz（B,A）;

y=filter（B,A,x）;

subplot（336）;

plot（W,abs（H））;

title（'带通滤波器'）;

subplot（339）;

plot（t,y）;

title（'100Hz信号'）;

（2）Sinmulink仿真：

参数设计：

自上而下分别是频率为20Hz、200Hz、100Hz，三个滤波器分别为低通滤波器，高通滤波器和带通滤波器。

左边对原信号机进行观测，右边对滤波后的信号进行观测

（3）SPTool和FADtool应用：

：

SPTool主界面

导入原始信号数据

原始信号：

设计低通滤波器：

设计高通滤波器：

设计带通滤波器：

五、实验结果与分析

1、实验现象、数据记录

（1）Matlab程序设计：

（2）Sinmulink仿真：

*上图左边为经过低频滤波器滤波后的低频信号，右边为原低频信号

*上图左边为经过高频滤波器滤波后的低频信号，右边为原高频信号

*上图左边为经过带通滤波器滤波后的中频信号，右边为原中频信号

（3）SPTool和FADtool应用：

低通滤波后的信号：

高通滤波后的信号：

带通滤波后的信号：

指导教师签名：

年月日

2、对实验现象、数据及观察结果的分析与讨论：

经过程序设计的方法，Sinmulink仿真，SPTool和FADtool三种方法均能得到理想的结果；但三种方法各不相同，相比而言后者较前者操作简单；

3、主要关键和创新点：

用程序设计的方法，Sinmulink仿真，SPTool和FADtool应用分别进行滤波器设计，进过比较，发现，它们效果相同，而Sinmulink仿真比程序设计的方法简单，SPTool和FADtool又比Sinmulink操作上直观、方便。

可见Matlab的功能强大，实现方法多；作为应用人员，要了解每一种方法，并掌握最简单的方法。

Sinmulink的sin函数信号发生的频率

六、指导老师评语及得分：

签名：

年月日

七、中心意见：

中心主任：

年月日