基于MATLAB信號處理工具箱的數(shù)字濾波器設計與仿真

基于MATLAB信號處理工具箱的數(shù)字濾波器設計與仿真摘要：傳統(tǒng)的數(shù)字濾波器的設計過程復雜，計算工作量大，濾波特性調(diào)整困難，影響了它的應用。本文介紹了一種利用MATLAB信號處理工具箱（SignalProcessingToolbox）快速有效的設計由軟件組成的常規(guī)數(shù)字濾波器的設計方法。給出了使用MATLAB語言進行程序設計和利用信號處理工具箱的FDATool工具進行界面設計的詳細步驟。利用MATLAB設計濾波器，可以隨時對比設計要求和濾波器特性調(diào)整參數(shù)，直觀簡便，極大的減輕了工作量，有利于濾波器設計的最優(yōu)化。本文還介紹了如何利用MATLAB環(huán)境下的仿真軟件Simulink對所設計的濾波器進行模擬仿真。

關鍵字：數(shù)字濾波器MATLABFIRIIR引言：在電力系統(tǒng)微機保護和二次控制中，很多信號的處理與分析都是基于對正弦基波和某些整次諧波的分析，而系統(tǒng)電壓電流信號（尤其是故障瞬變過程）中混有各種復雜成分，所以濾波器一直是電力系統(tǒng)二次裝置的關鍵部件【1】。目前微機保護和二次信號處理軟件主要采用數(shù)字濾波器。傳統(tǒng)的數(shù)字濾波器設計使用繁瑣的公式計算，改變參數(shù)后需要重新計算，在設計濾波器尤其是高階濾波器時工作量很大。利用MATLAB信號處理工具箱（SignalProcessingToolbox）可以快速有效的實現(xiàn)數(shù)字濾波器的設計與仿真。1數(shù)字濾波器及傳統(tǒng)設計方法數(shù)字濾波器可以理解為是一個計算程序或算法，將代表輸入信號的數(shù)字時間序列轉化為代表輸出信號的數(shù)字時間序列，并在轉化過程中，使信號按預定的形式變化。數(shù)字濾波器有多種分類，根據(jù)數(shù)字濾波器沖激響應的時域特征，可將數(shù)字濾波器分為兩種，即無限長沖激響應（IIR）濾波器和有限長沖激響應（FIR）濾波器。IIR數(shù)字濾波器具有無限寬的沖激響應，與模擬濾波器相匹配。所以IIR濾波器的設計可以采取在模擬濾波器設計的基礎上進一步變換的方法。FIR數(shù)字濾波器的單位脈沖響應是有限長序列。它的設計問題實質(zhì)上是確定能滿足所要求的轉移序列或脈沖響應的常數(shù)問題，設計方法主要有窗函數(shù)法、頻率采樣法和等波紋最佳逼近法等。在對濾波器實際設計時，整個過程的運算量是很大的。例如利用窗函數(shù)法【2】設計M階FIR低通濾波器時，首先要根據(jù)（1）式計算出理想低通濾波器的單位沖激響應序列，然后根據(jù)（2）式計算出M個濾波器系數(shù)。當濾波器階數(shù)比較高時，計算量比較大，設計過程中改變參數(shù)或濾波器類型時都要重新計算。政辮嶄須腸較壟盤線叼擾濁獎寒

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