过滤器设计器功能概述

DSP系统工具箱™软件为信号处理工具箱软件提供的滤波器设计器添加了新的对话框和操作模式，以及新的菜单选择。从附加的对话框中，一个标题为量化参数设置一个题目是频率转换，你可以:

将过滤器导入过滤器设计器后，量化对话框上的选项允许您量化过滤器并研究各种量化设置的效果。

频率转换对话框中的选项允许您更改滤波器的频率响应，在更改响应形状的同时保持各种重要特征。

使用滤镜设计器DSP系统工具箱软件

将DSP系统工具箱软件添加到您的工具套件中，为滤波器设计器添加了许多滤波器设计技术。使用新的滤波器响应可以开发满足比在信号处理工具箱软件中设计的更复杂要求的滤波器。虽然过滤器设计器中的设计可以作为命令行函数使用，但过滤器设计器的图形用户界面使设计过程更清晰，更容易完成。

在选择响应类型时，筛选器设计器中右侧窗格中的选项将更改为允许您设置定义筛选器的值。您还可以看到分析区域包括一个图(称为图)设计的面具)，描述您选择的筛选器响应的选项。

通过查看掩码，您可以看到选项是如何定义的以及如何使用它们。虽然这对于低通或高通滤波器响应通常是简单的，但为任意响应类型或峰值/缺口滤波器设置选项则更为复杂。带着面具会让你更容易得到结果。

更改过滤器设计方法将更改可用的响应类型选项。类似地，您选择的响应类型可能会改变您可以选择的过滤器设计方法。

设计陷波滤波器

陷波滤波器的目的是从更宽的频谱中去除一个或几个频率。您必须通过在滤波器设计器中适当地设置滤波器设计选项来指定要删除的频率:

下面是如何设计一个陷波滤波器，从输入音乐信号频谱中去除音乐会a (440 Hz)。

当您设计一个单陷波滤波器时，您没有设置滤波器顺序的选项过滤器订单禁用选项。

你的滤镜应该是这样的:

有关设计方法的更多信息，请参考联机帮助系统。的进一步信息问在滤波器设计器中设置陷波滤波器，输入

医生iirnotch

在命令行。这将打开Help浏览器并显示函数的参考页面iirnotch．

设计其他滤波器遵循类似的过程，根据每个设计要求调整不同的设计规范选项。

任何一种设计都可以在滤波器设计器中进行量化，并利用滤波器上的可用分析进行分析分析菜单。

量化参数设置

量化过滤器具有定义如何量化筛选数据的属性。使用量化参数设置对话框中设置属性。中的选项量化参数设置对话框，过滤器设计器让你执行一些任务:

当你点击量化参数设置，然后改变过滤算法来定点，在过滤器设计器中打开量化过滤器面板，将系数量化选项设置为默认值。

系数的选择

为了让您为组成量化过滤器的过滤器系数设置属性，过滤器设计器列出了分子字长选项(如果您有IIR过滤器，则列出了分母字长选项)。下表列出了每个系数选项，并简要描述了选项设置在过滤器中的作用。

输入/输出选项

下表中列出了指定量化过滤器如何使用输入和输出值的选项。

过滤器内部选项

下表中列出了指定量化过滤器如何执行算术运算的选项。

过滤器内部选项的CIC过滤器

CIC过滤器使用稍微不同的选项来指定过滤器中的定点算法。下一个表显示并描述了这些选项。

量化双精度滤波器。当您通过切换到定点或单精度浮点算法来量化双精度滤波器时，请遵循以下步骤。

改变量化滤波器的量化属性。当您更改量化过滤器的量化设置时，或从MATLAB工作区导入量化过滤器后，请按照以下步骤设置过滤器的属性值:

用震级响应估计方法分析滤波器

在你设计和量化你的滤波器之后震级响应估计选项分析菜单允许您将噪声加载方法应用到过滤器。当你选择分析>震级响应估计从菜单栏，过滤器设计器立即开始蒙特卡罗试验，形成方法的基础，并运行分析，以在过滤器设计器的分析区域显示结果结束。

使用基于噪声的方法，您可以通过对滤波器输入施加类噪声信号来估计滤波器的复频率响应。震级响应估计使用蒙特卡罗试验产生一个噪声信号，其中包含在0到Fs范围内的完整频率内容。在您第一次运行分析时，量级响应估计使用定义流程的各种条件的默认设置，例如测试点的数量和试验的数量。

在第一次分析运行结束后，打开分析参数对话框，并适当地调整设置，例如更改试验次数或点数。

打开分析参数对话框，当你在过滤器设计器中有一个量化过滤器时，使用下面的任何一个程序:

您选择的任何选项都会打开对话框。注意，选项的设置反映了默认值。

应用于滤波器的噪声方法。为了演示震级响应估计方法，首先创建一个量化滤波器。在本例中，使用滤波器设计器设计一个六阶巴特沃斯IIR滤波器。

在滤波器设计器中使用基于噪声的分析

查看噪声功率谱。当您使用噪声方法来估计滤波器的幅度响应时，滤波器设计人员会模拟并应用噪声值的频谱来测试滤波器响应。虽然模拟噪声基本上是白色的，但您可能希望看到滤波器设计人员用于测试滤波器的实际频谱。

从分析菜单栏选项，选择四舍五入噪声功率谱．在滤波器设计器的分析区域，您可以看到用于估计滤波器响应的噪声频谱。噪声谱的详细信息，例如数据点的范围和数量，出现在分析参数对话框。

有关更多信息，请参阅McClellan等人，使用MATLAB 5的基于计算机的信号处理练习，Prentice-Hall, 1998。参见项目5:数字滤波器中的量化噪声，第231页。

更改噪声分析参数。在应用于滤波器的噪声方法，您使用合成白噪声来估计定点高通巴特沃斯滤波器的幅度响应。由于您只在滤波器设计器中运行了一次估计，因此您的噪声分析使用了中所示的默认分析参数设置用震级响应估计方法分析滤波器．

若要更改设置，请在第一次对量化滤波器使用噪声估计后遵循以下步骤。

比较估计震级响应和理论震级响应

估计量化滤波器的幅值响应的噪声方法的有效性的一个重要措施是将估计的响应与理论响应进行比较。

进行这种比较的一种方法是将理论响应叠加在估计响应上。在筛选器设计器中显示震级响应估算时，选择分析>叠加分析从菜单栏。然后选择级响应在分析区域显示两条响应曲线。

选择量化滤波器结构

过滤器设计器允许您更改任何量化过滤器的结构。使用转换结构选项，将过滤器的结构更改为满足您的需求的结构。

要了解如何在过滤器设计器中更改过滤器的结构，请参阅转换过滤器结构．

转换量化滤波器的结构

你可以使用转换结构选择改变过滤器的结构。当源是设计(量化)或进口(量化)，转换结构让你重铸过滤器为以下结构之一:

从任何量化滤波器开始，你可以转换为以下表示之一:

此外，过滤器设计器让你做以下转换:

将过滤器转换为二阶分段形式

要了解如何使用过滤器设计器将量化过滤器转换为使用二阶部分，请参阅转换为二阶分段．您可能会注意到，在过滤器设计器中设计的过滤器，而不是导入的过滤器，是以SOS形式实现的。

在过滤器设计器中查看过滤器结构。单击，打开演示帮助>显示过滤器结构．Help浏览器打开后，您将看到当前筛选器的参考页面。您可以在此参考页上找到滤波器结构信号流图，或者您可以导航到其他滤波器的参考页。

使用“二阶分段的重新排序和缩放”对话框

过滤器设计器提供了在创建SOS过滤器后缩放它们的能力。使用“二阶分段的重新排序和缩放”对话框中的选项，过滤器设计器可以根据您对缩放选项的选择缩放过滤器分子和过滤器缩放值。

各种设置组合可以让您在不改变比例值的情况下缩放过滤器分子，或者在不改变分子的情况下调整过滤器比例值。分母没有缩放控制。

缩放SOS过滤器

通过在滤波器设计器中设计一个低通椭圆滤波器来开始这个过程。

随着系数的显示，您可以在缩放值和过滤器系数中直接看到缩放过滤器的效果。

现在尝试以几种不同的方式缩放过滤器。首先缩放滤波器以最大化信噪比。

使用过滤器设计器重新排序过滤器

Filter Designer在二阶部分设计大多数离散时间滤波器。通常，在创建定点滤波器时，SOS滤波器可以抵抗量化变化的影响。在过滤器设计器中有了二级部分过滤器之后(无论是在工具中设计的还是导入的)，过滤器设计器提供了更改组成过滤器的部分顺序的功能。任何SOS过滤器过滤器设计器允许重新排序的部分。

要重新排序过滤器的部分，您可以访问过滤器设计器中的“二阶部分的重新排序和缩放”对话框。

在滤镜设计器中选择SOS滤镜编辑>重新排序和缩放从菜单栏。过滤器设计器返回如下所示的带有默认设置的重新排序对话框。

在此对话框中，左侧包含重新排序SOS过滤器的选项。在右边，您可以看到缩放选项。这些是独立的-重新排序您的过滤器不需要缩放(注意规模选项)，缩放不需要重新排序筛选器(注意没有一个选择下重新排序)．有关缩放SOS过滤器的更多信息，请参阅缩放二阶截面滤波器和规模在参考资料部分。

重新排序SOS过滤器涉及使用二阶截面的重排序与缩放对话框。下表列出了每个重排序选项，并提供了该选项的功能描述。

重新排序SOS过滤器。使用过滤器设计器打开一个二阶过滤器作为当前过滤器，您可以使用以下过程来访问重新排序功能并重新排序过滤器。首先从命令提示符启动筛选器设计器。

现在可以重新排序筛选器的各个部分了。注意，筛选器设计器对会话中的当前筛选器执行重新排序。

使用从最低选择到最高选择的部分重新排序。要让筛选器设计器重新排序筛选器，使选择最少的部分在前面，选择最多的部分在最后，请在二阶截面的重排序与缩放对话框。

您可以看到重新排序的效果，尽管结果有点微妙。现在尝试自定义重新排序过滤器的部分或使用最选择性到最不选择性的重新排序选项。

使用SOS视图对话框

由于您可以设计和重新排序SOS过滤器的部分，过滤器设计器提供了在分析区域- SOS视图中查看过滤器部分的能力。一旦你在过滤器设计器中有了一个二级部分过滤器作为当前过滤器，你就可以打开SOS View选项来单独或累计地查看过滤器部分，甚至只查看部分。启用SOS视图将过滤器设计器置于一种模式，其中所有二阶节过滤器都显示节，直到禁用SOS视图选项。SOS视图模式适用于您在分析区域显示的任何分析。例如，如果将过滤器设计器配置为显示过滤器的相位响应，则启用SOS视图意味着过滤器设计器将显示SOS过滤器每个部分的相位响应。

SOS视图对话框上的控件

SOS视图使用几个选项来控制过滤器设计器如何显示部分，或者显示哪些部分。当你选择视图>SOS视图从过滤器设计器菜单栏，您可以看到此对话框包含配置SOS视图操作的选项。

默认情况下，SOS视图显示SOS过滤器的整体响应。SOS视图对话框中的选项允许您更改显示。该表列出了所有选项，并描述了每个选项的效果。

查看SOS过滤器的部分

在您设计或导入SOS过滤器到过滤器设计器后，SOS视图选项可以让您看到过滤器的每个部分的性能。在过滤器设计器的“视图”菜单中启用SOS视图，该工具将在当前过滤器为SOS过滤器时显示SOS过滤器的各个部分。

下面的步骤演示了如何使用SOS视图来查看在过滤器设计器中显示的过滤器部分。

概述和结构

当您将量化筛选器导入筛选器设计器，或将量化筛选器从筛选器导出到工作区时，导入和导出函数使用对象，并且您将筛选器指定为变量。这与导入和导出非量化滤波器形成对比，在非量化滤波器中，您选择滤波器结构并输入滤波器传递函数的滤波器分子和分母。

您可以选择将量化过滤器导出到MATLAB工作区，将它们导出到文本文件，或将它们导出到mat文件。

有关在过滤器设计器中导入和导出过滤器的一般信息，请参阅导入过滤器设计,导出过滤器设计．

过滤器设计器导入具有以下结构的量化过滤器:

导入量化滤波器

在MATLAB工作空间中设计或打开量化滤波器后，滤波器设计器允许您导入滤波器进行分析。按照以下步骤导入过滤器到过滤器设计器:

导出量化滤波器

为了保存过滤器设计，过滤器设计器允许您将量化的过滤器导出到MATLAB工作空间(或者您可以在过滤器设计器中保存当前会话)。当您选择通过导出来保存量化过滤器时，您可以选择以下选项之一:

将系数、对象或系统对象导出到工作区。您可以将过滤器保存为过滤器系数变量或过滤器系统对象™变量。

将过滤器保存到MATLAB工作区:

导出过滤器系数为文本文件。要将量化过滤器保存为文本文件，请遵循以下步骤:

导出过滤器系数作为一个mat文件。要将量化过滤器保存为mat文件，请遵循以下步骤:

将XILINX .COE文件导入过滤器设计器

您可以导入XILINX系数(。coe)文件导入过滤器设计器，直接使用导入的过滤器系数创建量化过滤器。

使用导入文件功能:

过滤器设计器的过滤器转换功能

工具箱提供了在各种表单之间转换过滤器的函数。安装工具箱后使用筛选器设计器时，侧栏按钮和菜单栏选项可使您使用变换滤波器面板转换过滤器以及使用命令行功能。

从筛选器设计器菜单栏上的选择-转换-您可以将低通FIR和IIR滤波器转换为各种通带形状。

您可以转换您的FIR滤波器从:

对于IIR过滤器，您可以从以下转换:

当你点击变换滤波器按钮,，在侧边栏，变换滤波器面板在过滤器设计器中打开，如下所示。

你的选择原始过滤器类型参考当前要转换的筛选器的类型。如果您选择低通，您可以将您的低通滤波器转换为另一个低通滤波器或高通滤波器，或许多其他滤波器格式，真实的和复杂的。

原始过滤器类型

从列表中选择要转换的过滤器的幅值响应。您的选择将更改可以转换到的筛选器类型。例如:

在下表中，您可以看到每个可用的原始过滤器类型以及可以将原始过滤器转换为的所有过滤器类型。

还要注意，变换选项取决于您的原始过滤器是FIR还是IIR。从FIR过滤器开始，您可以转换为IIR或FIR形式。使用IIR原始过滤器，您只能使用IIR目标过滤器。

选择响应类型后，使用变换频率点在原始滤波器中指定幅值响应点，以转移到目标滤波器。您的目标滤波器继承原始滤波器的性能特征，例如通带波纹，同时更改为新的响应形式。

有关转换过滤器的更多信息，请参见实滤波器的频率变换而且复滤波器的频率变换．

变换频率点

在此字段中输入的频率点在震级响应曲线上标识一个震级响应值(以dB为单位)。

中输入频率值时指定所需的频率位置选项，频率转换尝试将转换滤波器的幅值响应设置为您在此字段中输入的频率点标识的值。

虽然可以输入任何位置，但通常应该指定滤波器通带或阻带边缘，或者通带或阻带中的值。

的变换频率点在您输入的值处设置幅度响应指定所需的频率位置．指定一个位于阻带边缘或通带边缘的值。

例如，如果要从高通滤波器创建带通滤波器，则转换算法将转换滤波器的幅值响应设置在指定所需的频率位置与的响应相同变换频率点价值。这样你就得到了一个带通滤波器，它在低频和高频位置的响应是相同的。注意它们之间的通带是未定义的。在接下来的两张图中，您可以看到原始高通滤波器和转换后的带通滤波器。

有关转换过滤器的更多信息，请参见数字频率变换．

转换过滤器类型

从列表中选择目标过滤器的震级响应。转换后的过滤器类型的完整列表如下:

类上的所有筛选器类型都可使用转换后的所有筛选器类型原始过滤器类型列表。您只能将带通滤波器转换为带通滤波器。或者带阻滤波器到带阻滤波器。或者IIR滤波器到IIR滤波器。

有关转换过滤器的更多信息，请参见实滤波器的频率变换而且复滤波器的频率变换．

指定所需频率位置

输入的频率点变换频率点匹配一个震级响应值。在这里输入的每一个频率上，变换都试图使幅值响应与你的变换频率点价值。

虽然可以输入任何位置，但通常应该指定滤波器通带或阻带边缘，或者通带或阻带中的值。

有关转换过滤器的更多信息，请参见数字频率变换．

变换过滤器。要转换滤波器的幅值响应，请使用变换滤波器侧边栏上的选项。

简介

您不仅可以从MATLAB命令提示符设计多速率过滤器，过滤器设计器在图形用户界面工具中提供相同的设计功能。通过启动滤波器设计器并切换到多速率滤波器设计模式，您可以访问工具箱中的所有多速率设计功能—抽取器、插值器和分数速率更改滤波器等等。

切换滤波器设计器到多速率滤波器设计模式

滤波器设计器中的多速率滤波器设计模式允许您指定和设计广泛的多速率滤波器，包括抽取器和插值器。

打开过滤器设计器，单击创建一个多速率过滤器，在侧边栏。过滤器设计器切换到显示多速率过滤器设计选项的设计模式。下图所示是默认的多速率设计配置，它设计了一个插值因子为2的插值滤波器。本设计在滤波器设计器中使用了现有的FIR滤波器。

当滤波器设计器中的当前滤波器不是FIR滤波器时，多速率滤波器设计面板将删除使用电流FIR滤波器选项，并选择使用默认的Nyquist FIR滤波器选项，而不是作为默认设置。

多速率设计面板上的控件

您可以看到允许您设计各种多速率过滤器的选项。Type选项是您的起点。从此列表中选择要设计的多速率过滤器。根据您的选择，其他选项将更改以提供指定筛选器所需的控件。

请注意设计面板的各个部分。左边是过滤器类型区域，在这里您可以选择多速率过滤器的类型来设计和设置过滤器的性能规格。

在中心部分过滤器设计器提供选项，让您选择要使用的过滤器设计方法。

最右边的部分提供了选择时控制筛选器配置的选项级联积分器梳如中心部分的设计方法。这两个杀害多人者类型和插入器类型筛选器允许您使用级联积分器梳选择设计多速率过滤器。

当您切换到多速率过滤器设计模式时，以下是所有可用的选项。列出的每个选项都包含了该选项在使用时的功能的简要描述。

为了了解保持插值和线性插值的区别，下图给出了三种形式的正弦波信号s1:

你可以在下图中看到保持插值的样本和保持性质，以及线性插值器应用的一阶线性插值。

设计一个分数速率转换器。为了介绍在滤波器设计器中设计多速率滤波器的过程，本例使用选项设计一个分数速率转换器，该转换器使用7/3作为分数速率。通过在滤波器设计器中创建一个默认的低通FIR滤波器开始设计。您不必从这个FIR过滤器开始，但是默认过滤器工作得很好。

您可以通过将其导出到工作区并使用它来过滤信号来测试过滤器。有关导出筛选器的信息，请参见导入和导出量化滤波器．

设计一个用于8位输入/输出数据的CIC Decimator。你可以在滤波器设计器中设计的另一种滤波器是级联积分器梳状滤波器。过滤器设计器提供配置CIC所需的选项，以满足您的需求。

设计其他多速率过滤器遵循相同的模式。

若要设计其他多速率滤波器，请根据要设计的滤波器执行以下操作之一:

量化多速率滤波器

在滤波器设计器中设计多速率滤波器后，量化特性使您能够将浮点多速率滤波器转换为定点算法。

使用多速率过滤器作为过滤器设计器中的当前过滤器，您可以量化过滤器并使用量化选项指定过滤器使用的定点算法。

量化和配置多速率过滤器。按照以下步骤将多速率过滤器转换为定点算法并设置定点选项。

当您当前的过滤器是CIC过滤器时，选项上的输入/输出而且过滤器内部窗格更改为CIC过滤器提供特定功能。

输入/输出。下表中列出了指定CIC过滤器如何使用输入和输出值的选项。

属性时，可用选项也会发生变化过滤精度设置。从完整的来指定所有通过启用更多的输入和输出字选项来增加控制。

过滤器内部。使用CIC过滤器作为当前过滤器，将过滤精度选项过滤器内部窗格包括用于控制过滤字和分数长度的模式。

的四种使用模式(与您为FilterInternals在MATLAB提示符在CIC滤波器中的属性)。

将多相滤波器的各个相位系数导出到工作空间

在滤波器设计器app中设计完多相滤波器后，可以通过以下方法获得滤波器的各个相位系数:

将多相滤波器导出到对象。要将多相滤波器导出到MATLAB工作区中的对象，请完成以下步骤。

使用多相法创建系数矩阵。要创建过滤器系数的矩阵，请输入p =多相(Hm)在命令行。的多相方法创建一个矩阵，p，为来自过滤对象的过滤系数，嗯．每行p由单个相位子滤波器的系数组成。第一行包含第一相子滤波器的系数，第二行包含第二相子滤波器的系数，依此类推。

简介

在过滤器设计器中设计或导入过滤器后，实现模型特性允许您创建实现过滤器的Simulink子系统块。金宝app生成的滤波器子系统块使用来自DSP系统工具箱库的数字滤波器块，或Simulink中的延迟、增益和和块。金宝app如果您没有定点设计器许可证，过滤器设计器仍然使用Simulink中的定点模式块实现模型，但是您不能在Simulink中运行任何包含过滤器子系统块的模型。金宝app

关于滤波器设计器中的实现模型面板

若要访问“实现模型”面板以及将量化过滤器实现为Simulink子系统块的选项，请单击，将过滤器设计器切换为实现模型模式金宝app在侧边栏。

下面的面板显示了用于配置过滤器设计器如何将过滤器实现为Simulink块的选项。金宝app

有关这些参数的信息，请参见过滤器实现向导块引用页。

使用过滤器设计器实现一个过滤器。在滤波器设计器中的量化滤波器以您想要的方式执行后，具有所需的相位和幅度响应，并具有正确的系数和形式，按照以下步骤将滤波器实现为可在Simulink模型中使用的子系统。金宝app

如果双击筛选器设计器创建的筛选器块子系统，您将看到以Simulink模型形式出现的筛选器实现。金宝app根据您在实现过滤器时所选择的选项，以及您开始时使用的过滤器，您可能会看到一个或多个部分，或者基于量化过滤器形式的不同架构。从这一点开始，子系统筛选器块就像您在Simulink模型中使用的任何其他块一样。金宝app