标题:
Matlab中滤波器的设计
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作者:
pengpengpang
时间:
2014-9-19 21:39
标题:
Matlab中滤波器的设计
在matlab中有一个滤波器设计和分析工具FDAT,可以通过此工具来对滤波器进行设计。matlab中一些简单的命令:round(x)把x舍入到最近的整数(四舍五入) abs(x)计算x的绝对值 sqrt(x)计算x的平方值 fix(x)把x沿0的方向舍入到最近的整数值 floor(x)把x舍入到比x小的最近的整数 ceil(x)把x舍入为比x大的最近的整数要设计滤波器,首先要做的就是要知道各个系数。其实系数我们是可以通过matlab的FDAT工具来进行计算的。步骤如下:(1)先打开matlab,然后点击左下脚的start按钮,选择Toolboxes——>Filter Design ——>Filter Design &Analysis Tool,即可启动FDATool。也可在matlab中执行fdatool来启动FDATool。FDATool启动后如下图所示的窗口。
(2)按照要求自己设计滤波器。启动FDATool后的界面就是滤波器的设计界面,如上图所示,要从其它的界面进入滤波器的设计界面可以倒垃圾FDATool窗口坐下侧的一列工具按钮中的最下一个图标filter design ,即可进入设计界面。在该界面中要进行滤波器的设计。首先要选择滤波器的类型,滤波器的类型有高通、低通、带通和带阻,以及其它的好几种。选择好类型之后就要选择设计方法,设计方法从大类上有两种,一种是FIR,另一种是IIR。每一大类中又有很多种不同的方法。针对不同的设计方法,后面有不同的选项。然后就是滤波器的阶数(filter order),如果是11阶的滤波器则输入10就可以了。设置完这些就需要设置滤波器的频率特性和幅度特性了。其中Fs是采样频率,Fp是通带截止频率,Fs是阻带截止频率。后面的Apass是指通带内允许的最大衰减,Astop是指阻带内允许的最小衰减。设置完这些参数之后,按Design Filter就可以按要求设计出该滤波器了。
在本次举例中设置如下图:
(3)滤波器设计和性能分析设计完成后需要对滤波器进行性能分析,检查是不是符合要求。性能分析可通过单击Analysis菜单,下面有很多子菜单来进行。1、Magnitude Response(幅频响应)图略2、Phase Response(相频响应)3、相幅联合分析4、冲击响应(Analysis——>Impulse Response后可得到如下的图形)
5、滤波器的系数(这个是很重要的,也是我们想要的)Analysis——>Filter Coefficients之后会看到系数的。(图略)还有其他的分析,都省略了吧!(4)设置量化参数matlab在计算系数时只是追求高精度而没有考虑有限字长。我们在fpga中实现时字长是有限的,所以要对系数首先进行量化。点击左下脚的Set Quantization parameter就可以设置量化参数了。
默认时Turn quantization on是没有选中的,只有选中之后才可以设置后面的各个项。选中Convert coefficients to 就可以设置系数的格式了。因为我们要在fpga要实现,所以在此次选择定点数(fixed),如果选择定点数则就需要选择舍入模式,其中有round、fix、floor、ceil等各个的意义见开头提到的几个函数。也可在matlab中用help来查看各个命令的作用哦!(看看matlab是不是很人性啊!)后面是选择溢出模式和定点数的数据格式的。Format中有两个数字,前面一个呢是字的总长度,后面一个呢是小数的长度。如果你对某些选项还不太明白,那就找到这个选项对应的命令,然后help一下就可以了。设置完成后在Filter Coefficient窗口最下面还可以看到对应的命令呢!这是不是很令人兴奋啊!如下图:
量化之后,依然可以用前面说过的几种分析方法来对比量化前后的不同。(5)导出系数点击File——>export,出现如下对话框。可以将系数导出到workspace空间中,以变量Num的形式存在。
但是变量Num都是小于1的数,所以还是不能用fpga来进行处理,所以要把它进行扩大。那到底要扩大多少倍呢,通过看资料我的理解就是在fpga处理中你的系数是几位数就可以扩大多少倍。比如你的系数准备是9位数,那么你可以给Num乘以2的9次方。又查了一些资料才发现,系数的量化实际可以直接通过下面的命令来实现:coeff=round(Num*2^9),(或者也可以coeff=round(Num/max(abs(Num))*32767))这样得到的系数也是可以用的。如果要检查你得到的系数是否可用,可以通过在matlab输入这条指令:freqz(coeff,1,512)。输入这个指令以后会出现下图:
通过观察这个图就可以知道这个系数是不是正确了。得到系数之后在fpga中如何实现呢,这篇写的太长了,下篇继续吧!转自:
http://blog.csdn.net/jbb0523/article/details/6782800
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