MATLAB滤波器设计fdatool(filterDesigner)工具箱使用

MATLAB集成了一套功能非常强大的滤波器设计和分析工具FDAtool(新版为filterDesigner),它可以很方便的设计出一个滤波器,并且可以进行性能的分析。

以下操作使用的MATLAB环境是MATLAB R2018a

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

matlab Filter Designer输出滤波器代码 matlab滤波器设置_分析工具

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。

matlab Filter Designer输出滤波器代码 matlab滤波器设置_分析工具_02

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。

matlab Filter Designer输出滤波器代码 matlab滤波器设置_分析工具_03


matlab Filter Designer输出滤波器代码 matlab滤波器设置_MATLAB_04

4、可以查看滤波器的各项性能:

1)幅度响应:

matlab Filter Designer输出滤波器代码 matlab滤波器设置_命令行_05

2)相位响应:

matlab Filter Designer输出滤波器代码 matlab滤波器设置_命令行_06

3)冲击响应:

matlab Filter Designer输出滤波器代码 matlab滤波器设置_MATLAB_07

4)零极点图:

matlab Filter Designer输出滤波器代码 matlab滤波器设置_分析工具_08

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:

1)点击file,然后选择Generate MATLAB Code -> Filter DesignFunction:

matlab Filter Designer输出滤波器代码 matlab滤波器设置_分析工具_09

2)在当前文件目录中修改导出文件名为Filter_IIR.m,点击保存:

matlab Filter Designer输出滤波器代码 matlab滤波器设置_命令行_10

3)然后就可以看到已经设计好的滤波器代码。

matlab Filter Designer输出滤波器代码 matlab滤波器设置_命令行_11

4)调用设计好的滤波器:
在MATLAB中新建一个.m文件,然后在文件中添加如下代码:
%% 
% 作者:明志
% 环境:MATLAB R2018a
y1 = rand(100,1);
figure('color',[1,1,1]);
subplot(2,1,1);
plot(y1);
title('滤波前波形');
%% 
y2 = filter(Filter_IIR,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');
就会得到如下图形:

matlab Filter Designer输出滤波器代码 matlab滤波器设置_分析工具_12

(2)将滤波器导出到Workspace中:

1)点击File->Export,然后弹出选择窗口。

matlab Filter Designer输出滤波器代码 matlab滤波器设置_分析工具_13

2)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。

matlab Filter Designer输出滤波器代码 matlab滤波器设置_命令行_14

3)点击Export之后会在工作区中出现名称为Hd的df2sos变量。

matlab Filter Designer输出滤波器代码 matlab滤波器设置_分析工具_15

4)在命令行窗口中直接输入以下代码即可使用滤波器。

matlab Filter Designer输出滤波器代码 matlab滤波器设置_MATLAB_16

滤波前信号为:

matlab Filter Designer输出滤波器代码 matlab滤波器设置_命令行_17

滤波后信号为:

matlab Filter Designer输出滤波器代码 matlab滤波器设置_MATLAB_18

对于其他导出方式方法大同小异,只是加载的方式不同而已,读者可以自行尝试。