使用 fdesign 设计滤波器

使用以下两个步骤设计简单的滤波器。

  1. 创建一个滤波器设定对象。

  2. 设计您的滤波器。

例 1. 分两个步骤设计滤波器

假设您要设计带通滤波器。通常，带通滤波器的定义如下图所示。

在本示例中，使用 Fs = 48 kHz 的采样频率。此带通滤波器具有以下设定，此处使用 MATLAB® 代码进行设定： 

A_stop1 = 60;		% Attenuation in the first stopband = 60 dB
F_stop1 = 8400;		% Edge of the stopband = 8400 Hz
F_pass1 = 10800;	% Edge of the passband = 10800 Hz
F_pass2 = 15600;	% Closing edge of the passband = 15600 Hz
F_stop2 = 18000;	% Edge of the second stopband = 18000 Hz
A_stop2 = 60;		% Attenuation in the second stopband = 60 dB
A_pass = 1;		% Amount of ripple allowed in the passband = 1 dB

在以下两个步骤中，这些设定作为参数传递给 fdesign.bandpass 方法。

步骤 1

要创建滤波器设定对象，请在 MATLAB 提示符下执行以下代码：

d = fdesign.bandpass

现在，传递与默认 Specification 相对应的滤波器设定 - fst1、fp1、fp2、fst2、ast1、ap、ast2。此示例添加 fs 作为最终输入参量，以指定 48 kHz 的采样频率。

>> BandPassSpecObj = ...
   fdesign.bandpass('Fst1,Fp1,Fp2,Fst2,Ast1,Ap,Ast2', ...
		F_stop1, F_pass1, F_pass2, F_stop2, A_stop1, A_pass, ...
		A_stop2, 48000)

注意

未指定滤波器的阶数，从而给予算法设计一定的自由度来实现设定。该设计将采用最低阶数设计。

设定参数（如 Fstop1）在没有提供默认值的情况下都赋予默认值。在创建滤波器设定对象后，您可以更改设定参数的值。例如，如果需要更改两个值，即 Fpass2 和 Fstop2，请使用 set 命令，该命令首先获取对象，然后获取参数值对组。在 MATLAB 提示符下执行以下代码：

>> set(BandPassSpecObj, 'Fpass2', 15800, 'Fstop2', 18400)
BandPassSpecObj 是新滤波器设定对象，其中包含所有必需的设计参数，包括滤波器类型。

您也可以像访问 struct 数组中的元素一样访问滤波器设定对象，从而在其中更改参数值。

>> BandPassSpecObj.Fpass2=15800;

步骤 2

使用 design 命令设计滤波器。您可以通过调用 designmethods 函数来访问对您的设定对象可用的设计方法。例如，在本例中，您可以执行以下命令 

>> designmethods(BandPassSpecObj)


Design Methods for class 
fdesign.bandpass (Fst1,Fp1,Fp2,Fst2,Ast1,Ap,Ast2):


butter
cheby1
cheby2
ellip
equiripple
kaiserwin
在选择使用的设计方法后，您可以在 MATLAB 提示符下执行以下代码（此示例假设您选择了“equiripple”）：
>> BandPassFilt = design(BandPassSpecObj, 'equiripple')
 
BandPassFilt =
 
     FilterStructure: 'Direct-Form FIR'
          Arithmetic: 'double'         
           Numerator: [1x44 double]    
    PersistentMemory: false

如果您安装了 DSP System Toolbox™，还可以使用滤波器 System object™ 设计滤波器。要创建具有相同设定对象 BandPassSpecObj 的滤波器 System object，您可以执行以下命令

>> designmethods(BandPassSpecObj,...
'SystemObject',true)


Design Methods that support System objects for class
fdesign.bandpass (Fst1,Fp1,Fp2,Fst2,Ast1,Ap,Ast2):


butter
cheby1
cheby2
ellip
equiripple
kaiserwin 


>> BandPassFiltSysObj = design(BandPassSpecObj,...
'equiripple','SystemObject',true)


  System: dsp.FIRFilter 

  Properties:
               Structure: 'Direct form'
         NumeratorSource: 'Property'   
               Numerator: [1x44 double]
       InitialConditions: 0            
    FrameBasedProcessing: true         
                                       
  Show fixed-point properties
滤波器 System object 的可用设计方法和设计选项不一定与滤波器对象的相同。

注意

如果您未指定设计方法，将使用默认方法。例如，您可以执行以下命令 

>> BandPassFilt = design(BandPassSpecObj)
 
BandPassFilt =
 
     FilterStructure: 'Direct-Form FIR'
          Arithmetic: 'double'         
           Numerator: [1x44 double]    
    PersistentMemory: false
此时将自动选择设计方法。