使用MATLAB验证IIR滤波参数
基础使用教程：https://ww2.mathworks.cn/help/matlab/getting-started-with-matlab.html?s_tid=CRUX_lftnav
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对于滤波器设计，以前虽然学过相关的理论（现代数字信号处理和DSP设计），但一直不求甚解，也没用过。趁着最近使用了一下，就来重学一回，温故而知新。 先来说说IIR滤波器设计，理论与原理参考如下博客，写得简明易懂，不错。 http://blog.csdn.net/thnh169/article/details/9034483 [数字信号处理]IIR滤波器基础 http://blog.csdn.net/thnh169/article/details/9069475 [数字信号处理]IIR滤波器的间接设计（C代码） http://blog.csdn.net/thnh169/article/details/9076283 [数字信号处理]IIR滤波器的直接设计(C代码) 一般IIR设计可分三种：间接设计（原型转换设计）、直接设计、直接使用工具软件如MATLAB的IIR函数设计。前2种方法，上面的博客已经写得很清楚，理论比较多，设计还是很复杂的。但在实际工程应用中，多采用MATLAB的IIR函数或者FDATOOL工具进行，非常方便快捷。 OK，fdatool调出工具计算系数；来个示例来说明采用MATLAB的IIR函数设计过程，花一会儿的功夫就可以快速入门，so easy！废话不多说，直接上MATLAB IIR.m文件，最后附上效果图。% IIR滤波器设计 % 目的：设计一个采样频率为500Hz、通带截止频率为5Hz、阻带截止频率为10Hz的低通滤波器，并要求通带最大衰减为1dB，阻带最小衰减为60dB。 % 1. 产生信号（频率为1Hz和10Hz的正弦波叠加） Fs=500; % 采样频率500Hz t=0:1/Fs:1; sa=sin(5*pi*t); % 产生5Hz正弦波 gssa = awgn(sa, 1); sb=sin(10*pi*t); % 产生10Hz正弦波 gssb = awgn(sb, 1); s=gssa+gssb; % 信号叠加 figure(1); % 画图 subplot(2,1,1); plot(s); grid; title('原始信号');xlabel('x');ylabel('Hz'); % 2. FFT分析信号频谱 len = 500; y=fft(s,len); % 对信号做len点FFT变换 f=Fs*(0:len/2 - 1)/len; subplot(2,1,2);plot(f,abs(y(1:len/2)));grid; title('原始信号频谱');xlabel('Hz');ylabel('幅值'); % 3. IIR滤波器设计 N=0; % 阶数 Fp=5; % 通带截止频率50Hz Fc=10; % 阻带截止频率100Hz Rp=1; % 通带波纹最大衰减为1dB Rs=60; % 阻带衰减为60dB % 3.0 计算最小滤波器阶数 na=sqrt(10^(0.1*Rp)-1); ea=sqrt(10^(0.1*Rs)-1); N=ceil(log10(ea/na)/log10(Fc/Fp)); % 3.1 巴特沃斯滤波器 Wn=Fp*2/Fs; [Bb Ba]=butter(N,Wn,'low'); % 调用MATLAB butter函数快速设计滤波器 [BH,BW]=freqz(Bb,Ba); % 绘制频率响应曲线 Bf=filter(Bb,Ba,s); % 进行低通滤波 By=fft(Bf,len); % 对信号f1做len点FFT变换 figure(2); % 画图 subplot(2,1,1);plot(t,s,'blue',t,Bf,'red');grid; legend('10Hz原始信号','巴特沃斯滤波器滤波后'); subplot(2,1,2);plot(f,abs(By(1:len/2)));grid; title('巴特沃斯低通滤波后信号频谱'); xlabel('Hz');ylabel('幅值'); % 3.2 切比雪夫I型滤波器 [C1b C1a]=cheby1(N,Rs,Wn,'low'); % 调用MATLAB cheby1函数快速设计低通滤波器 [C1H,C1W]=freqz(C1b,C1a); % 绘制频率响应曲线 C1f=filter(C1b,C1a,s); % 进行低通滤波 C1y=fft(C1f,len); % 对滤波后信号做len点FFT变换 figure(3); % 画图 subplot(2,1,1);plot(t,s,'blue',t,C1f,'red');grid; legend('10Hz原始信号','切比雪夫I型滤波器滤波后'); subplot(2,1,2);plot(f,abs(C1y(1:len/2)));grid; title('切比雪夫I型滤波后信号频谱'); xlabel('Hz');ylabel('幅值'); % 3.3 切比雪夫II型滤波器 [C2b C2a]=cheby2(N,Rs,Wn,'low'); % 调用MATLAB cheby2函数快速设计低通滤波器 [C2H,C2W]=freqz(C2b,C2a); % 绘制频率响应曲线 C2f=filter(C2b,C2a,s); % 进行低通滤波 C2y=fft(C2f,len); % 对滤波后信号做len点FFT变换 figure(4); % 画图 subplot(2,1,1); plot(t,s,'blue',t,C2f,'red');grid; legend('10Hz原始信号','切比雪夫II型滤波器滤波后'); subplot(2,1,2); plot(f,abs(C2y(1:len/2)));grid; title('切比雪夫II型滤波后信号频谱'); xlabel('Hz');ylabel('幅值'); % 3.4 椭圆滤波器 [Eb Ea]=ellip(N,Rp,Rs,Wn,'low'); % 调用MATLAB ellip函数快速设计低通滤波器 [EH,EW]=freqz(Eb,Ea); % 绘制频率响应曲线 Ef=filter(Eb,Ea,s); % 进行低通滤波 Ey=fft(Ef,len); % 对滤波后信号做len点FFT变换 figure(5); % 画图 subplot(2,1,1);plot(t,s,'blue',t,Ef,'red');grid; legend('10Hz原始信号','椭圆滤波器滤波后'); subplot(2,1,2);plot(f,abs(Ey(1:len/2)));grid; title('椭圆滤波后信号频谱'); xlabel('Hz');ylabel('幅值'); % 3.5 yulewalk滤波器 fyule=[0 Wn Fc*2/Fs 1]; % 在此进行的是简单设计，实际需要多次仿真取最佳值 myule=[1 1 0 0]; % 在此进行的是简单设计，实际需要多次仿真取最佳值 [Yb Ya]=yulewalk(N,fyule,myule); % 调用MATLAB yulewalk函数快速设计低通滤波器 [YH,YW]=freqz(Yb,Ya); % 绘制频率响应曲线 Yf=filter(Yb,Ya,s); % 进行低通滤波 Yy=fft(Yf,len); % 对滤波后信号做len点FFT变换 figure(6); % 画图 subplot(2,1,1);plot(t,s,'blue',t,Yf,'red');grid; legend('10Hz原始信号','yulewalk滤波器滤波后'); subplot(2,1,2);plot(f,abs(Yy(1:len/2)));grid; title('yulewalk滤波后信号频谱'); xlabel('Hz');ylabel('幅值'); % 4. 各个滤波器的幅频响应对比分析 A1 = BW*Fs/(2*pi); A2 = C1W*Fs/(2*pi); A3 = C2W*Fs/(2*pi); A4 = EW*Fs/(2*pi); A5 = YW*Fs/(2*pi); figure(7); % 画图 subplot(1,1,1);plot(A1,abs(BH),A2,abs(C1H),A3,abs(C2H),A4,abs(EH),A5,abs(YH));grid; xlabel('频率／Hz'); ylabel('频率响应幅度'); legend('butter','cheby1','cheby2','ellip','yulewalk');0-20HZ
% IIR滤波器设计 % 目的：设计一个采样频率为1000Hz、通带截止频率为50Hz、阻带截止频率为100Hz的低通滤波器，并要求通带最大衰减为1dB，阻带最小衰减为60dB。 clc;clear;close all; % 1. 产生信号（频率为10Hz和100Hz的正弦波叠加） Fs=1000; % 采样频率1000Hz t=0:1/Fs:1; s10=sin(20*pi*t); % 产生10Hz正弦波 s100=sin(200*pi*t); % 产生100Hz正弦波 s=s10+s100; % 信号叠加 figure(1); % 画图 subplot(2,1,1);plot(s);grid; title('原始信号'); % 2. FFT分析信号频谱 len = 512; y=fft(s,len); % 对信号做len点FFT变换 f=Fs*(0:len/2 - 1)/len; subplot(2,1,2);plot(f,abs(y(1:len/2)));grid; title('原始信号频谱') xlabel('Hz');ylabel('幅值'); % 3. IIR滤波器设计 N=0; % 阶数 Fp=50; % 通带截止频率50Hz Fc=100; % 阻带截止频率100Hz Rp=1; % 通带波纹最大衰减为1dB Rs=60; % 阻带衰减为60dB % 3.0 计算最小滤波器阶数 na=sqrt(10^(0.1*Rp)-1); ea=sqrt(10^(0.1*Rs)-1); N=ceil(log10(ea/na)/log10(Fc/Fp)); % 3.1 巴特沃斯滤波器 Wn=Fp*2/Fs; [Bb Ba]=butter(N,Wn,'low'); % 调用MATLAB butter函数快速设计滤波器 [BH,BW]=freqz(Bb,Ba); % 绘制频率响应曲线 Bf=filter(Bb,Ba,s); % 进行低通滤波 By=fft(Bf,len); % 对信号f1做len点FFT变换 figure(2); % 画图 subplot(2,1,1);plot(t,s10,'blue',t,Bf,'red');grid; legend('10Hz原始信号','巴特沃斯滤波器滤波后'); subplot(2,1,2);plot(f,abs(By(1:len/2)));grid; title('巴特沃斯低通滤波后信号频谱'); xlabel('Hz');ylabel('幅值'); % 3.2 切比雪夫I型滤波器 [C1b C1a]=cheby1(N,Rp,Wn,'low'); % 调用MATLAB cheby1函数快速设计低通滤波器 [C1H,C1W]=freqz(C1b,C1a); % 绘制频率响应曲线 C1f=filter(C1b,C1a,s); % 进行低通滤波 C1y=fft(C1f,len); % 对滤波后信号做len点FFT变换 figure(3); % 画图 subplot(2,1,1);plot(t,s10,'blue',t,C1f,'red');grid; legend('10Hz原始信号','切比雪夫I型滤波器滤波后'); subplot(2,1,2);plot(f,abs(C1y(1:len/2)));grid; title('切比雪夫I型滤波后信号频谱'); xlabel('Hz');ylabel('幅值'); % 3.3 切比雪夫II型滤波器 [C2b C2a]=cheby2(N,Rs,Wn,'low'); % 调用MATLAB cheby2函数快速设计低通滤波器 [C2H,C2W]=freqz(C2b,C2a); % 绘制频率响应曲线 C2f=filter(C2b,C2a,s); % 进行低通滤波 C2y=fft(C2f,len); % 对滤波后信号做len点FFT变换 figure(4); % 画图 subplot(2,1,1);plot(t,s10,'blue',t,C2f,'red');grid; legend('10Hz原始信号','切比雪夫II型滤波器滤波后'); subplot(2,1,2);plot(f,abs(C2y(1:len/2)));grid; title('切比雪夫II型滤波后信号频谱'); xlabel('Hz');ylabel('幅值'); % 3.4 椭圆滤波器 [Eb Ea]=ellip(N,Rp,Rs,Wn,'low'); % 调用MATLAB ellip函数快速设计低通滤波器 [EH,EW]=freqz(Eb,Ea); % 绘制频率响应曲线 Ef=filter(Eb,Ea,s); % 进行低通滤波 Ey=fft(Ef,len); % 对滤波后信号做len点FFT变换 figure(5); % 画图 subplot(2,1,1);plot(t,s10,'blue',t,Ef,'red');grid; legend('10Hz原始信号','椭圆滤波器滤波后'); subplot(2,1,2);plot(f,abs(Ey(1:len/2)));grid; title('椭圆滤波后信号频谱'); xlabel('Hz');ylabel('幅值'); % 3.5 yulewalk滤波器 fyule=[0 Wn Fc*2/Fs 1]; % 在此进行的是简单设计，实际需要多次仿真取最佳值 myule=[1 1 0 0]; % 在此进行的是简单设计，实际需要多次仿真取最佳值 [Yb Ya]=yulewalk(N,fyule,myule); % 调用MATLAB yulewalk函数快速设计低通滤波器 [YH,YW]=freqz(Yb,Ya); % 绘制频率响应曲线 Yf=filter(Yb,Ya,s); % 进行低通滤波 Yy=fft(Yf,len); % 对滤波后信号做len点FFT变换 figure(6); % 画图 subplot(2,1,1);plot(t,s10,'blue',t,Yf,'red');grid; legend('10Hz原始信号','yulewalk滤波器滤波后'); subplot(2,1,2);plot(f,abs(Yy(1:len/2)));grid; title('yulewalk滤波后信号频谱'); xlabel('Hz');ylabel('幅值'); % 4. 各个滤波器的幅频响应对比分析 A1 = BW*Fs/(2*pi); A2 = C1W*Fs/(2*pi); A3 = C2W*Fs/(2*pi); A4 = EW*Fs/(2*pi); A5 = YW*Fs/(2*pi); figure(7); % 画图 subplot(1,1,1);plot(A1,abs(BH),A2,abs(C1H),A3,abs(C2H),A4,abs(EH),A5,abs(YH));grid; xlabel('频率／Hz'); ylabel('频率响应幅度'); legend('butter','cheby1','cheby2','ellip','yulewalk');
% IIR滤波器设计 % 目的：设计一个采样频率为1000Hz、通带截止频率为50Hz、阻带截止频率为100Hz的低通滤波器，并要求通带最大衰减为1dB，阻带最小衰减为60dB。 clc;clear;close all; % 1. 产生信号（频率为10Hz和100Hz的正弦波叠加） Fs=1000; % 采样频率1000Hz t=0:1/Fs:1; s10=sin(20*pi*t); % 产生10Hz正弦波 s100=sin(200*pi*t); % 产生100Hz正弦波 s=s10+s100; % 信号叠加 figure(1); % 画图 subplot(2,1,1);plot(s);grid; title('原始信号'); % 2. FFT分析信号频谱 len = 512; y=fft(s,len); % 对信号做len点FFT变换 f=Fs*(0:len/2 - 1)/len; subplot(2,1,2);plot(f,abs(y(1:len/2)));grid; title('原始信号频谱') xlabel('Hz');ylabel('幅值'); % 3. IIR滤波器设计 N=0; % 阶数 Fp=50; % 通带截止频率50Hz Fc=100; % 阻带截止频率100Hz Rp=1; % 通带波纹最大衰减为1dB Rs=60; % 阻带衰减为60dB % 3.0 计算最小滤波器阶数 na=sqrt(10^(0.1*Rp)-1); ea=sqrt(10^(0.1*Rs)-1); N=ceil(log10(ea/na)/log10(Fc/Fp)); % 3.1 巴特沃斯滤波器 Wn=Fp*2/Fs; [Bb Ba]=butter(N,Wn,'low'); % 调用MATLAB butter函数快速设计滤波器 [BH,BW]=freqz(Bb,Ba); % 绘制频率响应曲线 Bf=filter(Bb,Ba,s); % 进行低通滤波 By=fft(Bf,len); % 对信号f1做len点FFT变换 figure(2); % 画图 subplot(2,1,1);plot(t,s10,'blue',t,Bf,'red');grid; legend('10Hz原始信号','巴特沃斯滤波器滤波后'); subplot(2,1,2);plot(f,abs(By(1:len/2)));grid; title('巴特沃斯低通滤波后信号频谱'); xlabel('Hz');ylabel('幅值'); % 3.2 切比雪夫I型滤波器 [C1b C1a]=cheby1(N,Rp,Wn,'low'); % 调用MATLAB cheby1函数快速设计低通滤波器 [C1H,C1W]=freqz(C1b,C1a); % 绘制频率响应曲线 C1f=filter(C1b,C1a,s); % 进行低通滤波 C1y=fft(C1f,len); % 对滤波后信号做len点FFT变换 figure(3); % 画图 subplot(2,1,1);plot(t,s10,'blue',t,C1f,'red');grid; legend('10Hz原始信号','切比雪夫I型滤波器滤波后'); subplot(2,1,2);plot(f,abs(C1y(1:len/2)));grid; title('切比雪夫I型滤波后信号频谱'); xlabel('Hz');ylabel('幅值'); % 3.3 切比雪夫II型滤波器 [C2b C2a]=cheby2(N,Rs,Wn,'low'); % 调用MATLAB cheby2函数快速设计低通滤波器 [C2H,C2W]=freqz(C2b,C2a); % 绘制频率响应曲线 C2f=filter(C2b,C2a,s); % 进行低通滤波 C2y=fft(C2f,len); % 对滤波后信号做len点FFT变换 figure(4); % 画图 subplot(2,1,1);plot(t,s10,'blue',t,C2f,'red');grid; legend('10Hz原始信号','切比雪夫II型滤波器滤波后'); subplot(2,1,2);plot(f,abs(C2y(1:len/2)));grid; title('切比雪夫II型滤波后信号频谱'); xlabel('Hz');ylabel('幅值'); % 3.4 椭圆滤波器 [Eb Ea]=ellip(N,Rp,Rs,Wn,'low'); % 调用MATLAB ellip函数快速设计低通滤波器 [EH,EW]=freqz(Eb,Ea); % 绘制频率响应曲线 Ef=filter(Eb,Ea,s); % 进行低通滤波 Ey=fft(Ef,len); % 对滤波后信号做len点FFT变换 figure(5); % 画图 subplot(2,1,1);plot(t,s10,'blue',t,Ef,'red');grid; legend('10Hz原始信号','椭圆滤波器滤波后'); subplot(2,1,2);plot(f,abs(Ey(1:len/2)));grid; title('椭圆滤波后信号频谱'); xlabel('Hz');ylabel('幅值'); % 3.5 yulewalk滤波器 fyule=[0 Wn Fc*2/Fs 1]; % 在此进行的是简单设计，实际需要多次仿真取最佳值 myule=[1 1 0 0]; % 在此进行的是简单设计，实际需要多次仿真取最佳值 [Yb Ya]=yulewalk(N,fyule,myule); % 调用MATLAB yulewalk函数快速设计低通滤波器 [YH,YW]=freqz(Yb,Ya); % 绘制频率响应曲线 Yf=filter(Yb,Ya,s); % 进行低通滤波 Yy=fft(Yf,len); % 对滤波后信号做len点FFT变换 figure(6); % 画图 subplot(2,1,1);plot(t,s10,'blue',t,Yf,'red');grid; legend('10Hz原始信号','yulewalk滤波器滤波后'); subplot(2,1,2);plot(f,abs(Yy(1:len/2)));grid; title('yulewalk滤波后信号频谱'); xlabel('Hz');ylabel('幅值'); % 4. 各个滤波器的幅频响应对比分析 A1 = BW*Fs/(2*pi); A2 = C1W*Fs/(2*pi); A3 = C2W*Fs/(2*pi); A4 = EW*Fs/(2*pi); A5 = YW*Fs/(2*pi); figure(7); % 画图 subplot(1,1,1);plot(A1,abs(BH),A2,abs(C1H),A3,abs(C2H),A4,abs(EH),A5,abs(YH));grid; xlabel('频率／Hz'); ylabel('频率响应幅度'); legend('butter','cheby1','cheby2','ellip','yulewalk');
- 效果图
转载请注明文章来源 – http://blog.csdn.net/v_hyx ，请勿用于任何商业用途。 感谢兄弟，我会了。。。。 参考资料： 1. http://www.cnblogs.com/sunev/archive/2011/11/23/2260579.html 基于Matlab的FIR滤波器设计与实现 2. http://blog.csdn.net/thnh169/article/details/9034483 [数字信号处理]IIR滤波器基础 3. http://blog.csdn.net/thnh169/article/details/9069475 [数字信号处理]IIR滤波器的间接设计（C代码） 4. http://blog.csdn.net/thnh169/article/details/9076283 [数字信号处理]IIR滤波器的直接设计(C代码)
界面说明
简单的 变量创建和函数运行：
简单的运算
查看源码
出错解决
在matlab命令行中键入“mex -setup”，系统报错，显示：
“错误使用 mex
未找到支持的编译器或 SDK。您可以安装免费提供的 MinGW-w64 C/C++ 编译器；请参阅安装 MinGW-w64 编译
器。有关更多选项，请访问 http://www.mathworks.com/support/compilers/R2016b/win64.html。”
1、下载：MinGW-w64 C/C++
http://tdm-gcc.tdragon.net/download
2、安装MinGW-w64 C/C++ 编译器
注意：按照默认路径安装
3、在Windows 上将MW_MINGW64设置为系统环境变量
打开计算机的"控制面板",打开”控制面板“中的”系统与安全“中的”系统“。也就是系统属性。
点击高级系统设置>高级选项卡。点击环境变量。
在系统变量下，选择新建。
在“新建系统变量”对话框的“变量名称”字段中输入MW_MINGW64_LOC。
在变量值字段中，键入MinGW-w64编译器安装的位置，例如“C:\TDM-GCC-64”（注意：“C:\TDM-GCC-64”是MinGW的安装目录）
点击“确定”关闭对话框，然后关闭控制面板对话框。
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