Simulink中FDATool的使用小结.doc

最近论文写到数字滤波器的设计，我使用FDATool工具来设计，网上资料很多，但是有些杂论，因此在此做个小总结：首先在simulink中找到FDATool工具，双击打开：fdatool界面总共分两大部分，一部分是design filter，在界面的下半部，用来设置滤波器的设计参数，另一部分则是特性区，在界面的上半部分，用来显示滤波器的各种特性。design filter部分主要分为：filter type（滤波器类型）选项，包括lowpass（低通）、highpass（高通）、bandpass（带通）、bandstop（带阻）和特殊的fir滤波器。design method（设计方法）选项，包括iir滤波器的butterworth（巴特沃思）法、chebyshev type i（切比雪夫i型）法、 chebyshev type ii（切比雪夫ii型）法、elliptic（椭圆滤波器）法和fir滤波器的equiripple法、least-squares（最小乘方）法、window（窗函数）法。filter order（滤波器阶数）选项，定义滤波器的阶数，包括specify order（指定阶数）和minimum order（最小阶数）。在specify order中填入所要设计的滤波器的阶数（n阶滤波器，specify ordern-1），如果选择minimum order则matlab根据所选择的滤波器类型自动使用最小阶数。frenquency specifications选项，可以详细定义频带的各参数，包括采样频率fs和频带的截止频率。它的具体选项由filter type选项和design method选项决定，例如bandpass（带通）滤波器需要定义fstop1（下阻带截止频率）、fpass1（通带下限截止频率）、fpass2（通带上限截止频率）、fstop2（上阻带截止频率），而lowpass（低通）滤波器只需要定义fstop1、fpass1。采用窗函数设计滤波器时，由于过渡带是由窗函数的类型和阶数所决定的，所以只需要定义通带截止频率，而不必定义阻带参数。magnitude specifications选项，可以定义幅值衰减的情况。例如设计带通滤波器时，可以定义wstop1（频率fstop1处的幅值衰减）、wpass（通带范围内的幅值衰减）、wstop2（频率fstop2处的幅值衰减）。当采用窗函数设计时，通带截止频率处的幅值衰减固定为6db，所以不必定义。window specifications选项，当选取采用窗函数设计时，该选项可定义，它包含了各种窗函数。我们这里以设计一个iir巴特沃斯低通滤波器为例：截止频率为50Hz，采样频率12.8KHz，阶数设定为4阶。设置好参数后点击界面下方的Design Filter按钮即可得到一个设计好的滤波器，如果只是想用它仿真的话，到此就ok了，将这个界面关闭，搭建一个小系统去仿真就可以了：但是有很多情况下我们是借助这个工具设计一个滤波器，最终目的还是自己编程实现，这就涉及到所设计滤波器的系数如何导出的问题。设计好一个滤波器后，首先选择Edit菜单下的Convert to Single Section选项，然后选择File菜单下的Export选项，得到如下对话框：通过对这个对话框的简单设置即可将所设计的滤波器的系数导入到Workspace中，这时在Workspace中就会有两个矩阵A和B，A为所设计滤波器分母系数，B为分子系数。打开后进行一些相关的数据处理即可编程实现你所设计的数字滤波器了。同样的有时候还需要得到所设计的滤波器的幅频响应图，虽然再设计好滤波器后，可以选在设计数字滤波器界面中的Analysis菜单下的Magnitude response选项得到幅频响应图，比如我们举得例子，经过上面操作得到的幅频响应图为：这个我个人觉得不管横坐标还是纵坐标都不太合适，而且这个图很难看出自己设计的50Hz截止频率的滤波器的特性。那如何更改坐标呢？我没整明白。但是我有个笨方法：上面我们已经将滤波器系数导入到Workspace中了，我们可以通过一些MATLAB命令得到我们想要的幅频响应图：Fs=12800;H,W=freqz(B,A);plot(W*Fs/2/pi,20*log10(abs(H);grid这两个命令后可以得到：与滤波器设计界面中显示的幅频响应图一样的，但是这样我们可以通过命令：axis(0,100,-25,1);来设定显示图片的横纵坐标：现在的的图形就能