【文章內(nèi)容簡介】 Wn的n階低通模擬Butterworth濾波器。 216。 函數(shù)cheby1，該函數(shù)用于設(shè)計ChebyshevⅠ型濾波器。常用格式為 [b,a]=cheby1(n,Rp,Wn) [b,a]=cheby1(n,Rp,Wn,’ftype’) [b,a]=cheby1(n,Rp,Wn,’s’) [b,a]=cheby1(n,Rp,Wn,’ftype’,’s’)該函數(shù)可設(shè)計低通、高通和帶阻的數(shù)字和模擬ChebyshevⅠ型濾波器，其通帶內(nèi)為等波紋，阻帶內(nèi)為單調(diào)。與butter函數(shù)類似，cheby1函數(shù)可設(shè)計出數(shù)字的和模擬的ChebyshevⅠ型濾波器。格式[b,a]=cheby1(n,Rp,Wn)可設(shè)計出n階低通ChebyshevⅠ型數(shù)字濾波器，其截止頻率由Wn確定，通帶內(nèi)的波紋由Rp（分貝）確定，b和a分別為濾波器的分子和分母多項式系數(shù)。當(dāng)Wn=[W1 W2]時，cheby1函數(shù)可產(chǎn)生一個2n階的數(shù)字濾波器，其通帶為W1wW2。在格式[b,a]=cheby1(n,Rp,Wn,’ftype’)中，當(dāng)ftype=high時，可設(shè)計出截止頻率為Wn的高通濾波器，當(dāng)ftype=stop時，可設(shè)計出帶阻濾波器，這時Wn=[W1 W2]，且阻帶為W1wW2。利用格式[b,a]=cheby1(n,Rp,Wn,’s’)可設(shè)計出截止頻率為Wn的n階ChebyshevⅠ型模擬濾波器。216。 函數(shù)Cheby2，該函數(shù)用于設(shè)計ChebyshevⅡ型濾波器。常用格式為 [b,a]=cheby2(n,Rs,Wn) [b,a]=cheby2(n,Rs,Wn,’ftype’) [b,a]=cheby2(n,Rs,Wn,’s’) [b,a]=cheby2(n,Rs,Wn,’ftype’,’s’)該函數(shù)與Cheby1函數(shù)幾乎一摸一樣，只不過cheby2函數(shù)設(shè)計的濾波器是ChebyshevⅡ型濾波器。其通帶內(nèi)為單調(diào)，阻帶內(nèi)為等波紋，因此由Rs指定阻帶內(nèi)的波紋。Cheby2函數(shù)可設(shè)計為低通、帶通、高通和帶阻的數(shù)字和模擬ChebyshevⅡ型濾波器，針對所獲得濾波器的形式：傳遞函數(shù)表示、零極點增益表示和狀態(tài)方程，都有兩種格式，因此對數(shù)字域和模擬域各有六種格式。216。 函數(shù)ellip，該函數(shù)用于設(shè)計橢圓濾波器。常用格式為 [b,a]=ellip(n,Rp,Rs,Wn) [b,a]=ellip(n,Rp,Rs,Wn,’ftype’) [b,a]=ellip(n,Rp,Rs,Wn,’s’) [b,a]=ellip(n,Rp,Rs,Wn,’ftype’,’s’)該函數(shù)與函數(shù)類似，可設(shè)計低通、高通、帶通和帶阻的數(shù)字和模擬橢圓濾波器。與或濾波器相比，函數(shù)可得到下斜度更大的濾波器，但在通帶和阻帶內(nèi)均為等波紋的。一般情況下，橢圓濾波器能以最低的階實現(xiàn)指定的性能。在格式中，用于指定通帶的波紋，指定阻帶波紋，指定截止頻率。 FIR數(shù)字濾波器設(shè)計 在MATLAB中，F(xiàn)IR數(shù)字濾波器的設(shè)計常用的方法有：窗函數(shù)法、頻率抽樣法、切比雪夫逼近法和約束最小二乘法等。在MATLAB中，可以用下列函數(shù)產(chǎn)生常用的窗函數(shù)序列：函數(shù)boxcar、函數(shù)triang、函數(shù)batlett、函數(shù)hamming、函數(shù)hanning、函數(shù)blackman、函數(shù)chebwin。216。 函數(shù)boxcar。該函數(shù)用于產(chǎn)生矩形窗序列。格式為 w=boxcar(n)格式boxcar(n)可產(chǎn)生一長度為n的矩形窗函數(shù)。216。 函數(shù)triang。該函數(shù)用于產(chǎn)生三角窗序列。格式為 w=triang(n)格式triang(n)可得到n點的三角窗函數(shù)。三角窗函數(shù)類似于bartett窗。bartett窗在取樣點1和n上總是以零結(jié)束，而三角窗在這些點上并不為零。實際上，當(dāng)n為奇數(shù)時，的中心(n2)個點等效于bartett(n).216。 函數(shù)bartett。該函數(shù)用于產(chǎn)生bartett窗。格式為 w=Bartlett(n)格式bartlett(n)可以得到n點Bartett窗函數(shù)。bartett窗函數(shù)與三角函數(shù)非常類似。當(dāng)n為奇數(shù)時，bartett(n)的中心(n2)點等效于triang(n2)。216。 函數(shù)hamming。該函數(shù)用于產(chǎn)生hamming窗。格式為 w=hamming(n)格式hamming(n)可以產(chǎn)生n點hamming窗序列。216。 函數(shù)hanning。該函數(shù)用于產(chǎn)生窗。格式為 w=hanning(n)格式hanning(n)可以產(chǎn)生n點Hanning窗序列.216。 函數(shù)black。該函數(shù)用于產(chǎn)生Blackman窗。格式為 w=Blackman(n)格式blackman(n0可以產(chǎn)生n點Blackman窗序列。與等長度的Hamming窗和Hanning窗相比，Blackman窗的主瓣稍寬，旁瓣稍低。216。 函數(shù)chebwin。該函數(shù)用于產(chǎn)生Chebyshev窗。格式為 w=chebwin(n,r)格式w=chebwin(n,r)可以產(chǎn)生n點的Chebyshev窗函數(shù)序列，其傅里葉變換后的旁瓣波紋低于主瓣rdB。當(dāng)為偶數(shù)時，窗函數(shù)的長度為(n+1)。216。 函數(shù)kaiser。該函數(shù)用于產(chǎn)生kaiser窗。格式為 w=Kaiser(n,beta)格式w=Kaiser(n,beta)可以產(chǎn)生n點的kaiser窗序列，其中參數(shù)beta為影響窗函數(shù)旁瓣的參數(shù)，增加beta可以使主瓣變寬，旁瓣的幅度降低。 在MATLAB中，利用窗函數(shù)法設(shè)計FIR數(shù)字濾波器時，可以直接使用函數(shù)fir1和fir2.216。 函數(shù)fir1。該函數(shù)利用窗函數(shù)法設(shè)計FIR濾波器。常用格式為 b=fir1(n,Wn) b=fir1(n,Wn,’ftype’) b=fir1(n,Wn,Window) b=fir1(n,Wn,’ftype’,Window)該函數(shù)以經(jīng)典的方法實現(xiàn)加窗線性相位FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計，它可設(shè)計出標(biāo)準(zhǔn)的低通、帶通、高通和帶阻濾波器（具有任意頻率的加窗濾波器由fir2函數(shù)設(shè)計）。利用格式 b=fir1(n,Wn)可得到n階低通FIR濾波器，濾波器系數(shù)包含在b中，這時一個截止頻率為Wn的家了Hamming窗的線性相位FIR濾波器，當(dāng)Wn=[W1 W2]時，fir1函數(shù)可得到FIR帶通濾波器，其通帶為W1wW2。利用格式b=fir1(n,Wn,’ftype’)可設(shè)計高通和帶阻濾波器，當(dāng)ftype=high時，設(shè)計高通FIR濾波器；當(dāng)ftype=stop時，設(shè)計帶阻FIR濾波器。在設(shè)計高通和帶阻濾波器時，fir1函數(shù)總是使用階為偶數(shù)的結(jié)構(gòu)，因此當(dāng)輸入的階次為奇數(shù)時，其在Nyquist頻率處的頻率響應(yīng)為零，因此不適合于構(gòu)成高通和帶阻濾波器。在格式b=fir1(n,Wn,Window)中，則利用矢量Window中指定的窗函數(shù)進(jìn)行濾波器設(shè)計，Window長度為(n+1)。如果不指定Window參數(shù)，則fir1函數(shù)采用hamming窗在格式b=fir1(n,Wn,’ftype’,Window)中,可利用 ftype和Window參數(shù)，設(shè)計各種加窗的FIR濾波器。函數(shù)fir2。該函數(shù)用于設(shè)計任意頻率響應(yīng)的FIR濾波器。常用格式為 b=fir2(n,f,m) b=fir2(n,f,m,Window) b=fir2(n,f,m,npt) b=fir2(n,f,m,npt,Window) b=fir2(n,f,m,npt,lap) b=fir2(n,f,m,npt,lap,Window)該函數(shù)用于設(shè)計具有任意頻率響應(yīng)的加窗的FIR數(shù)字濾波器，對標(biāo)準(zhǔn)的低通、高通、帶通和帶阻濾波器的設(shè)計采用fir1函數(shù)。格式b=fir2(n,f,m)可設(shè)計出一個n階的FIR濾波器，其濾波器的頻率特性由矢量f和m決定。格式b=fir2(n,f,m,Window)可將矢量Window中指定的窗函數(shù)用于濾波器設(shè)計，如省略window，則自動選取Hamming窗。在b=fir2(n,f,m,npt)格式中，可利用參數(shù)npt指定fir2對頻率響應(yīng)進(jìn)行內(nèi)插的點數(shù)，對應(yīng)的b=fir2(n,f,m,npt,Window)格式中，可以自行指定窗函數(shù)window。在b=fir2(n,f,m,npt,lap)格式中，可利用參數(shù)lap指定fir2在重復(fù)頻率點附近插入的區(qū)域大小，對應(yīng)的b=fir2(n,f,m,npt,lap,Window)格式中，可用window指定窗函數(shù)。 3. 基于MATLAB GUI的數(shù)字濾波器設(shè)計思路及實現(xiàn) 一個可開發(fā)的應(yīng)用程序通常都需要具備一個友好的圖形界面，MATLAB中的GUI就是一個很好的應(yīng)用工具。 GUI界面設(shè)計概述GUI設(shè)計面板是GUI設(shè)計工具應(yīng)用的平面，面板上部提供了菜單和常用工具按鈕，左邊提供了多種如命令按鈕、單選按鈕、可編輯文本框、靜態(tài)文本框、彈出式菜單等。進(jìn)行設(shè)計時, 首先單擊面板左邊所需的控件, 然后在右邊的圖形界面編輯區(qū)中再次單擊某一恰當(dāng)位置, 這時將在該位上為圖形界面添加相應(yīng)的控件。一個圖形界面的完成, 除了設(shè)計其外觀外, 還有相當(dāng)?shù)囊徊糠质峭ㄟ^屬性的設(shè)來完成的。因此在設(shè)置這些屬性時, 要注意下面幾個常用又很重要的屬性設(shè)置：l 控件風(fēng)格和外觀 （1）BackgroundColor：設(shè)置控件背景顏色，使用[R G B]或顏色定義。 （2）CData：在控件上顯示的真彩色圖像，使用矩陣表示。 （3）ForegroundColor：文本顏色。 （4）String屬性：控件上的文本，以及列表框和彈出菜單的選項。 （5）Visible：控件是否可見。l 對象的常規(guī)信息 （1）Enable屬性： 表示此控件的使能狀態(tài)，設(shè)置為on”，表示可選，為“off”時則表示不可選。 （2）Style：控件對象類型。 （3）Tag：控件表示（用戶定義）。 （4）TooltipString屬性：提示信息顯示。當(dāng)鼠標(biāo)指針位于此控件上時，顯示提示信息。 （5）UserData：用戶指定數(shù)據(jù)。 （6）Position：控件對象的尺寸和位置。 （7）Units：設(shè)置控件的位置及大小的單位 （8）有關(guān)字體的屬性，如 FontAngle， FontName等。l 控件回調(diào)函數(shù)的執(zhí)行 （1）BusyAction：處理回調(diào)函數(shù)的中斷。有兩種選項：即Cancel：取消中斷事件，queue：排隊（默認(rèn)設(shè)置）。 （2）ButtonDownF屬性：按鈕按下時的處理函數(shù)。 （3）CallBack屬性：是連接程序界面整個程序系統(tǒng)的實質(zhì)性功能的紐帶。該屬性值應(yīng)該為一個可以直接求值的字符串，在該對象被選中和改變時，系統(tǒng)將自動地對字符串進(jìn)行求值。 （4）CreateF：在對象產(chǎn)生過程中執(zhí)行的回調(diào)函數(shù)。 （5）DeleteF：刪除對象過程中執(zhí)行的回調(diào)函數(shù)。 （6）Interruptible屬性：指定當(dāng)前的回調(diào)函數(shù)在執(zhí)行時是否允許中斷，去執(zhí)行其他的函數(shù)。l 控件當(dāng)前狀態(tài)信息 （1）ListboxTop：在列表框中顯示的最頂層的字符串的索引。 （2）Max：最大值。 （3）Min：最小值。 （4）Value：控件的當(dāng)前值。應(yīng)用MATLAB制作這樣一個過程是非常方便的, 我們可以通過GUI操作來看到。該環(huán)境下要設(shè)計一個界面友好的仿真軟件，一般應(yīng)完成以下兩個步驟：l GUI界面設(shè)計。主要是通過不同的文本框、按鈕等許多工具的使用，設(shè)計出一個圖形用戶界面。要清楚這個圖形界面的功能是什么，即在圖形界面上的操作會引發(fā)什么樣的結(jié)果。l 回調(diào)函數(shù)的設(shè)計。用戶應(yīng)根據(jù)設(shè)計好的圖形界面的功能，針對各個不同的圖形對象來編寫出能夠?qū)崿F(xiàn)該功能的函數(shù)代碼，確保這個圖形界面能夠完成所預(yù)定的功能。 “濾波器設(shè)計軟件”設(shè)計所實現(xiàn)任務(wù)“濾波器設(shè)計軟件”設(shè)計所實現(xiàn)任務(wù)如下：l 能夠?qū)崿F(xiàn)人機交互l 在下拉Digital Filter菜單里選擇IIR和FIR濾