滤波器设计—fdatool工具及代码设计.doc

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1、黎美琪0通信工程2班实验一基于FDATool的FIR及IIR滤波器设计一、实验目的：1.学会使用fdatool设计滤波器2.分析比较不同滤波器的特性二、实验条件Matlab2013bpc机三、实验过程知识储备：使用FDATool设计FIR滤波器的具体步骤1.1滤波器指标若需要设计一个16阶的FIR滤波器（h(0)=0），给定的参数如下：(1)低通滤波器注：阶数问题这个选项直接影响滤波器的性能，阶数越高，性能越好，但是相应在FPGA实现耗用的资源需要增多。在这个设置中提供2个选项：Specifyorder和Minimumorder，Specifyord

2、er是工程师自己确定滤波器的阶数，Minimumorder是让工具自动确定达到期望的频率相应所需要的最小阶数。(2)采样频率Fs为8kHz，滤波器Fpass为3kHz，Fstop为3050hz(3)输入序列位宽为9位（最高位为符号位）在此利用MATLAB来完成FIR滤波器系数的确定。1.2打开MATLAB的FDAToolMATLAB集成了一套功能强大的滤波器设计工具FDATool（FilterDesign&AnalysisTool），可以完成多种滤波器的设计、分析和性能评估。在MATLAB主命令窗口内键入“fdatool”，打开FDATool程序界面

3、，如图B.2所示。1.3滤波器设计FDATool界面左下侧排列了一组工具按钮，其功能分别如下所述：滤波器转换（TransFormFilter）设置量化参数（SetQuantizationParameters）实现模型（RealizeModel）导入滤波器（ImportFilter）多速率滤波器（MultirateFilter）零极点编辑器（Pole-zeroEditor）设计滤波器（DesignFilter）选择其中的选择DesignFilter按钮，进入设计滤波器界面，进行下列选择，如图B.3所示。滤波器类型（FilerType）为低通（LowPa

4、ss）设计方法（DesignMethod）为FIR/IIR，分别采用Equiripple、Least-squares、Window、Constr.LeastPth-norm、ConstrainedEquiripple、Constr.BandEquiripple（FIR滤波器设计）和Butterworth、ChebyshevTypeI、ChebyshevTypeI、Elliptic、Maximallyflat、LeastPth-norm、Constr.LeastPth-norm（IIR滤波器设计）。滤波器阶数（Filterorder）定制为15Fs=8

5、kHz，Fpass=3kHz，Fstop=3050hz最后单击DesignFilter图标，让MATLAB计算FIR滤波器系数并作相关分析。其系统函数H(z)可用下式来表示：显然上式可以写成:即可以看成是一个15阶的FIR滤波器的输出结果经过了一个单位延时单元，所以在FDATool中,把它看成15阶FIR滤波器来计算参数。1.4滤波器分析计算完FIR滤波器系数以后，往往需要对设计好的FIR滤波器进行相关的性能分析，以便了解该滤波器是否满足设计要求。分析操作步骤如下：选择选择工具栏中“MagnitudeandPhaseResponse”，启动幅、相频比

6、较分析；选择工具栏中的圆图图标，启动零极点位置分析（主要分析滤波器的稳定性，但是通过滤波器基本信息栏也可以直接看滤波器的稳定性）。除此之外，工具栏{}的不同图标还可以对滤波器进行群延时、相位延时、单位脉冲响应、单位阶跃响应、滤波器的系数的分析（此实验中没有对各方面都展开分析）。在图形的左侧，显示了当下滤波器的基本信息，如：1.5量化可以看到，FDATool计算出的值是一个有符号的小数，如果建立的FIR滤波器模型需要一个整数作为滤波器系数，就必须进行量化，并对得到的系数进行归一化。为此，单击FDATool左下侧的工具按钮进行量化参数设置。量化参数有三种

7、方式：双精度、单精度和定点。（注意：当使用DSP处理器时，FTR滤波器的系数要量化，量化误差将导致所设计的滤波器形状发生很大的变化；对于IIR滤波器，会改变滤波器的特性，甚至导致滤波器不稳定。）1.6导出滤波器系数为导出设计好的滤波器系数，选择FDATool菜单的“File”→“Export”命令，打开Export（导出）对话框，选择导出到工作区（Workplace）。这时FIR滤波器系数就存入到一个一维变量Num（名称按照顺序取为a-g）中了，不过这时Num中的元素是以小数形式出现的。对于IIR滤波器，导出得到矩阵SOS（名称按照顺序取为h、k-p

8、）和G（名称按照顺序取为h1、k1-p1）。导出后的数据在workplace中的显示如下：其中FIR滤波器系