Filter Design & Analysis Tool(FdaTool)

matlab
Author

dd21

Published

February 12, 2023

Abstract

learning how to use fdatool to design filter.

Referance

bilibil video

滤波器种类

1. 低通滤波器

用于从信号中删除高频成分,从而只保留低频成分. [高频成分的幅度变小,而低频成分的幅度则不变或变大。]

2. 高通滤波器

用于从信号中删除低频成分,从而只保留高频成分.[使得低频成分的幅度变小,而高频成分的幅度则不变或变大。]

3. 带通滤波器

让某一个连续范围内的通过, 旁边的都是要衰减的.(凸)

4. 带阻滤波器

和带通滤波器相反, 让某一个连续范围内阻碍其通过,旁边的让其通过. (凹)

5. 陷波滤波器

特殊的滤波器

设计方法

1. IIR (Infinite Impulse Response)

IIR 滤波器的输出不仅与其当前输入样本有关,还与其过去的输出样本有关,因此它是一种无限冲激响应滤波器。它通常具有非线性相位,并且比 FIR 滤波器具有更低的时延。

响应快, 输出和当前和过去都有关,具有反馈的, 能够对滤波进行很好的调节, 弊端是不稳定. 各频率之间的相位变化是非线性的

2. FIR (Finite Impulse Response)

FIR 滤波器的输出只与其输入的有限个样本有关,因此它是一种有限冲激响应滤波器。它通常具有线性相位,但可以实现任意频率响应。

有限脉冲内进行响应, 没有反馈, 所以输出稳定, 但是弊端是计算量大. 各频率之间的相位变化是线性的(a,b 滤波前相差 90 度, 滤波后 a,b 之间的相位差还是 90 度.iir 就不一定是了.[这里有勘误说是 fir 的设计通常是设计成线性的,并不是 fir 本身就是线性的.])

阶数

1. IIR

IIR 通常不超过 5 阶. 通常选 Minimal, 如果设置阶数太高了就会发散,无法实现效果

2. FIR

阶数越高越好, 阶数和算力成正比.通常 50,100,200 都是常见的.

频率域

通过频率域进行滤波.

低通滤波器案例

低通滤波器的 IIR 方法

相位变化

低通滤波器的 FIR 方法

相位变化

高通滤波器

阶数越大效果越好, 但是算力要求也越高

带通滤波器

带阻滤波器

Other

在实际应用中,FIR 滤波器通常用于实现精确的频率响应,例如在图像处理和音频处理中;而 IIR 滤波器通常用于实现低时延的动态信号处理,例如在通信系统和生物医学工程中。

总之,FIR 和 IIR 滤波器的选择取决于特定应用的需求和性能要求,应该根据实际需要进行合理选择。