Simulink 通信滤波器

Simulink 通信滤波器

主要内容： 1、滤波器设计

2、模拟滤波器设计模块

3、数字滤波器设计-FDATool

1、滤波器设计

1.1什么是滤波器

选择和过滤信号是滤波器的重要功能。从频率域上看，是将有用的信号频率成分选择出来，而阻止其他频率成分的信号或干扰。

1.2滤波器配置

1.3 滤波器指标

（1） 通带内波动（Rp）

（2） 通带拐角频率(fp/Wp(归一化)) （3） 阻带起始频率（fs/Ws） （4） 阻带内最小衰减（Rs）

注：数字滤波器的设计需将上述频率转换为归一化频率： 设采样频率为fN，则Wsfs/(fNf)，Wpfp/(N) 22

1.4 IIR数字滤波器与FIR数字滤波器的区别

1.4.1、单位响应

IIR数字滤波器单位响应为无限脉冲序列，而FIR数字滤波器单位响应为有限的； FIR滤波器，也就是“非递归滤波器”，没有引入反馈。这种滤波器的脉冲响应是有限的。

1.4.2、幅频特性

IIR数字滤波器幅频特性精度很高，不是线性相位的，可以应用于对相位信息不敏感的音频信号上；

FIR数字滤波器的幅频特性精度较之于IIR数字滤波器低，但是线性相位，就是不同频率分量的信号经过fir滤波器后他们的时间差不变，这是很好的性质。

1.4.3、实时信号处理

FIR数字滤波器是有限的单位响应也有利于对数字信号的处理，便于编程，用于计算的时延也小，这对实时的信号处理很重要。

1.5 IIR滤波器

（1）巴特沃斯型

巴特沃斯型滤波器是通带内最大平坦、带外单调下降型滤波器。 （2）切比雪夫1型

切比雪夫1型滤波器是通带波纹、阻带单调下降型的滤波器。 （3）切比雪夫2型

切比雪夫2型滤波器是通带内单调、阻带等波纹型滤波器。 （4）椭圆滤波器

椭圆型滤波器是通带、阻带内均为等波纹的滤波器。

2 模拟滤波器设计

参数：

【例1】x（t）=sin(1000πｔ)+sin(2000πｔ)+sin(3000πｔ),设计一个巴特沃斯型模拟低通滤波器，fp=2400Hz, fs=6000Hz, Rp=3dB, Rs=25dB。

滤波器参数：

注意：修改仿真参数，固定步长1/6000

【例2】x（t）=5sin(800πｔ)+2sin(2000πｔ),设计一个切比雪夫1型高通模拟滤波器，采样率为8000Hz，fp=1000 Hz, fs=700Hz，Rp=3dB,Rs=20dB.

注意：修改仿真参数，固定步长1/8000,另外，滤波器的采样率要与系统采样率及滤波器采样率一致！！

滤波器参数：

3 数字滤波器设计

3.1 FDATool的使用

注意：

（1） 该图像设计界面下，可以选择滤波器类型、设计模型、滤波器阶数、采样

率、通带、阻带，幅度特性等；

（2） 然后点击“Design Filter”按钮进行设计运算； （3） 通过图形界面显示滤波器幅频响应、相频响应等； （4） Digital Filter Design 模块将实现设计结果！

3.2 FDATool 模块的使用

以低通滤波器设计为例，说明该模块的使用： 步骤：

（1）新建一个仿真窗口

注意：完成步骤1~5，得到的滤波器即可使用。

【例3】构造由800Hz、1200Hz和2000Hz信号叠加构成的原始信号，设计一个切比雪夫2型带阻数字滤波器，采样率为6000Hz，fp=[1000,1500]Hz, fs=[1200,1300]Hz，Rp=3dB, Rs=30dB.

注意： （1）数字示波器对应的应采用数字信号源；

（2）数字信号源与数字滤波器的采样率应设置一致；

（3）数字信号源输入的是角频率，对应转换：频率*2*pi； 实现框图：

滤波器设计：

【例4】构造由800Hz、1200Hz和2000Hz信号叠加构成的原始信号，设计一个椭圆型带通数字滤波器，采样率为8000Hz，fp=[1000, 1500]Hz, fs=[600,1900]Hz，Rp=3dB,Rs=20dB. 实现模型：

滤波器参数：

练习

【练习1】构造原始信号x（t）=5sin(100πｔ)+2sin(200πｔ)+sin(300πｔ),设计一个模拟低通滤波器，滤出频率等于或低于100Hz的信号。

【练习2】构造原始信号x（t）=5sin(100πｔ)+2sin(200πｔ)+sin(300πｔ),设计一个数字带通滤波器，滤出频率200Hz的信号。