MATLAB
进制之间的转换
1. 十进制整数转二进制函数dec2bin
如果已知绝对值小于1的十进制数D,如何转换成B比特的二进制数原码?
Dec2bin(round(abs(D)*2^(B-1))+(2^(B-1))*(D<0),B)
2. 十进制整数转换成补码形式的二进制数
Dec2bin(round(D*2^(B-1))+2^B*(D<0),B)
规定:窗函数以w_开头(window),滤波器系数以b_开头,量化滤波器系数以Q_开头(quantization),频率响应(dB单位)以f_开头(就相当于频率响应的纵坐标f)
FIR滤波器的MATLAB设计
一. 采用fir1
采用了窗函数设计方法
语法如下:
各项参数意义:
- b:返回的FIR滤波器单位脉冲响应,脉冲响应为偶对称,长度为n+1
- n:滤波器的阶数,需要注意的是,设计出的滤波器长度为n+1
- Wn:滤波器的截止频率(归一化)。需要注意的是,wn的取值范围为0<wn<1,1对应为信号采样频率的1/2;
如果wn是单个数值,且ftype参数为low,则表示设计截止频率为wn的低通滤波器,如ftype参数为high,则表示设计截止频率为wn的高通滤波器;
如果wn是由两个数组成的向量[wn1,wn2],ftype为stop,则表示设计带阻滤波器,ftype为bandpass,则表示设计带通滤波器;
如果wn是由多个数组成的向量,则表示根据ftype的值设计多个通带或阻带范围的滤波器,ftype为DC-1,表示设计的第一个频带为通带,ftype为DC-0,表示设计的第一个频带为阻带。
4.window:指定使用的窗函数向量,默认为海明窗(Hamming),最常用的窗函数有汉宁窗(Hanning),海明窗(Hamming),布拉克曼窗(Blackman)和凯塞窗(Kaiser),可通过输入help window查找(当凯塞窗函数的贝塔值取7.856时,凯塞窗具有最好的性能)
5.noscale:指定是否归一化滤波器的幅度
注意:fir1函数智能选择滤波器的截止频率和阶数,不能选择滤波器通带,阻带衰减,过渡带宽等参数。
二. 采用kaiserord函数设计
语法如下:[n,wn,beta,filtype]=kaiserord(f,a,dev,fs)
参数意义:
- f及fs:f是一个向量,其中的元素为待设计滤波器的过渡带的起始点和结束点。如果没有fs参数,f中元素的取值范围为0~1,即相对于采样频率一半的归一化频率;如果有fs参数,则fs为信号采样频率,f中元素即为实际的截止频率。如,设计滤波器的过渡带宽为1000~1200hz,2000~2100hz,信号采样频率为8000hz;如没有设置fs参数,则f=[0.25 0.3 0.5 0.525];如设置fs为8000,则f=[1000 1200 2000 2100]
- a:指定这些频率段的理想幅度值。通带为1,阻带为0.a与f相对应。以上例子,应该设置为a=[1 0 1],则表示设计带阻滤波器。
- dev:指定通带或阻带内的容许误差。同样是上面的例子,要求通带容许误差为0.01,阻带容许误差为0.02,则dev=[0.01 0.02 0.01]
- n:n为滤波器的最小阶数
- wn:得到滤波器的截止频率点
- beta:计算得到的beta值
- ftype:获得滤波器的类型参数
三. 采用fir2函数设计
使用fir2函数,可以完成任意响应滤波器的设计,即滤波器的幅度频率响应在指定的频段范围内有不同的幅值。,如在0~0.1的理想幅值为1,0.2~0.4的幅值为0.5等。
语法如下:
参数意义:
- n及b:滤波器的阶数。注意,根据FIR滤波器的结构特点,当设计的滤波器在归一化频率为1处的幅度值部位0时,n不能为奇数。
- f及m:f的取值为0~1,对应于滤波器的归一化频率,m用于设置对应频段范围内的理想幅值。如要求的滤波器在0~0.125内幅值为1,0.125~0.25为0.5,0.25~0.5为0.25,0.5~1为0.125,则f=[0 0.125 0.125 0.25 0.25 0.5 0.5 1],m=[1 1 0.5 0.5 0.25 0.25 0.125 0.125]
- windom:指定窗函数的种类,其长度为滤波器长度n+1,默认为海明窗。
- npt:指定在对幅度响应进行插值的插值点个数,其默认为512
- lap:指定对幅度响应进行插值时,对于不连续点转变成连续时的点数,其默认值是25
区别:
1.stem和plot
stem是离散函数,plot是连续函数
常用的信号处理函数:
1. 随机信号函数
随机信号函数:Rand(1,N)和randn(1,N)
2. 方波信号函数
Square(T)和Square(T,DUTY),其实DUTY为正值区域在一个周期的比例,如DUTY=50时,产生方波。
3. 锯齿波信号函数
Sawtooth(T)和sawtooth(T,WIDTH)
4. 正弦波信号函数
Sin(2*pi*f*t)
常用信号分析级处理函数
1. 滤波函数
Filter(b,a,x):分子项系数依次从大到小排列成一个行矩阵b,分母项系数依次从大到小排列成一个行矩阵a,x为输入信号序列。
2. 单位抽样响应函数
Impz(b,a,p),其中a,b同上,p为计算的数据点数
3. 频率抽样响应函数
Freqz(b,a,n,Fs): 其中a,b同上,n为在[0 Fs/2]范围内计算的频率点数量,Fs为采样频率。
4. 零极点增益函数
Root函数计算系统的零极点,zplane函数画出系统的零极点。