matlab中fdatool使用说明简介.doc

.* 基于MATLAB的滤波器设计 由于MATLAB的广泛使用和功能的不断更新，基于MATLAB的滤波器设计方法以其方便快捷的特点，受到了设计者的欢迎。下面将举例说明基于MATLAB的FIR滤波器的设计。 1 基于FDATool的FIR滤波器设计 使用FDATool设计FIR滤波器的具体步骤如下： 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 (2) 采样频率FS为48kHz，滤波器FC为10.8kHz (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FDATool MATLAB集成了一套功能强大的滤波器设计工具FDATool（Filter Design Analysis Tool），可以完成多种滤波器的设计、分析和性能评估。 单击MATLAB主窗口下方的“Start”按钮，如图B.1所示，选择菜单“ToolBox” →“Filter Design” →“Filter Design Analysis Tool（FDATool）”命令，打开FDATool，如图B.2所示。 图B.1 FDATool的启动 图B.2 FDATool的主界面 另外，在MATLAB主命令窗口内键入“fdatool”，同样可打开FDATool程序界面。 1.3 选择Design Filter 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（TransForm Filter） ● 设置量化参数（Set Quantization Parameters） ● 实现模型（Realize Model） ● 导入滤波器（Import Filter） ● 多速率滤波器（Multirate Filter） ● 零极点编辑器（Pole-zero Editor） ● 设计滤波器（Design Filter） 选择其中的按钮，进入设计滤波器界面，进行下列选择，如图B.3所示。 图B.3 FDATool设计FIR滤波器 ● 滤波器类型（Filer Type）为低通（Low Pass） ● 设计方法（Design Method）为FIR，采用窗函数法（Window） ● 滤波器阶数（Filter order）定制为15 ● 窗口类型为Kaiser，Beta为0.5 ● FS为48kHz，FC为10.8kHz 最后单击Design Filter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： H(z)= 显然上式可以写成: H(z)= 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FDATool的菜单“Analysis”→“Magnitude Response”，启动幅频响应分析如图B.4所示，x轴为频率，y轴为幅度值（单位为dB）。 图B.4 FIR滤波器幅频响应 在图的左侧列出了当前滤波器的相关信息： ● 滤波器类型为Direct Form FIR（直接I型FIR滤波器） ● 滤波器阶数为15 选择菜单“Analysis”→“Phase Response”，启动相频响应分析，如图B.5所示。由该图可以看到设计的FIR滤波器在通带内其相位响应为线性的，即该滤波器是一个线性相位的滤波器。 图B.5 滤波器相频响应 图B.6显示了滤波器幅频特性与相频特性的比较，这可以通过菜单“Analysis”→“Magnitude and Phase Response”来启动分析。 图B.6 滤波器幅频和相频响应 选择菜单“Analysis”→“Group Delay Response”，启动群时延分析。 FDATool还提供了以下几种分析工具： ● 群时延响应分析。 ● 冲激响应分析（Impulse Response），如图B.7所示。 ● 阶跃响应分析（Step Response），如图B.8所示。 ● 零极点图分析（Pole/Zero Plot），如图B.9所示。 图B.7 冲激响应 图B.8 阶跃响应 图B.9 零极点图 求出的FIR滤波器的系数可以通过选择菜单“Analysis”→“Filter Coefficients”来观察。如图B.10所示，图中列出了FDATool计算的15阶直接I型FIR滤波器的部分系数。 图B.10 滤波器系数 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