滤波器使用方法

2009-08-25 09:57:52| 分类： 默认分类|举报|字号 订阅

今天和列位交流一下fdatool和FIR MegaCore的一个使用技巧的问题（和这些软件有关的基本概念不在此赘述）。首先fdatool是Matlab自带的一个数字滤波器的设计分析软件，里面提供了丰富的参数供调整（具体的参阅Matlab的教材），大大降低了数字滤波器的设计难度，同时又可以设计出高质量的滤波器。fdatool虽然不是最好的滤波器设计软件，但是在Matlab响亮的名号下，得到了广泛的使用。FIR Megacore是Altera针对其主流FPGA推出的一款商业化的数字滤波器设计软件，可以直接生成HDL代码（可综合的，但是加密了），同时其结构针对Altera自己的FPGA做了各种各样的优化。尽管fdatool也可以生成可综合的HDL代码，但是没有针对FPGA的M4K、DSP Block做出相应的优化，所以性能和FIR Megacore生成的FIR滤波器有相当的差距。然而，FIR Megacore的滤波器设计工具相当的简单，只提供了窗函数法，用户只能定义有限的几个参数。而其他的设计方法，比如矩形系数更好的等纹波法则只能在fdatool里面找到。 所幸的是，FIR Megacore提供了滤波器的Coefficients导入的选项，可以使用第三方工具生成的Coefficients。这使得我们能够用FIR Megacore来实现fdatool生成的滤波器。

FDATool的介绍

FDATool(Filter Design&Analysis Tool)是MATLAB信号处理工具箱里专用的滤波器设计分析工具，MATLAB 6.O以上的版本还专门增加了滤波器设计工具箱(Filter Design Toolbox)。FDATool可以设计几乎所有的常规滤波器，包括FIR和IIR的各种设计方法。它操作简单，方便灵活。

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Butterwotth(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 Order=\"N-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。

Frequency Specifications选项，可以详细定义频带的各参数，包括采样频率和频带的截止频率。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，所以只需定义通带截止频率，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。

简要流程如下：

Step-1：在Matlab的命令行上输入：fdatool，启动Filter Design & Analyze Tool；

Step-2：Filter Design & Analyze Tool（fdatool）的主界面；

Step-3：基于等纹波法设计一个FIR滤波器；

Step-4：这个滤波器的幅频特性；

Step-5：在fdatool主界面的File菜单中选取Export...

Step-6：在Export的对话框中，Export To选择Coefficient File(ASCII)，Format选择Decimal；

Step-7：修改导出的fcf文件，把那些废话删掉（非常重要）；

Step-8：调用Altera FIR Megacore的，点击Parameters按钮；

Step-9：在主界面中，我们可以看到一个默认的低通滤波器，不要管它，直接点击坐标图上面的那个Edit Coefficient Set按钮；

Step-10：在Coefficients Generator Dialog窗口中，直接选取Imported Coeff Set，并输入刚才在Matlab中生成的fcf文件（再次强调把文件头尾的那些%打头的废话删掉）。

搞定了，之后再按照需求做其他的设定和仿真就可以了。