matlab實(shí)現(xiàn)不同窗濾波器示例

1 漢明窗低通濾波器 ：

在Matlab中使用漢明窗設(shè)計(jì)低通濾波器可以通過(guò)fir1函數(shù)實(shí)現(xiàn)。漢明窗通常用于設(shè)計(jì)濾波器，可以提供更突出的頻率特性。

下面是一個(gè)示例代碼，演示如何在Matlab中使用漢明窗設(shè)計(jì)低通濾波器：

% 定義濾波器參數(shù)
fs = 1000; % 采樣頻率
cutOffFreq = 100; % 截止頻率
filterOrder = 50; % 濾波器階數(shù)

% 計(jì)算歸一化的截止頻率
nyquistFreq = fs/2;
normalizedCutoffFreq = cutOffFreq/nyquistFreq;

% 設(shè)計(jì)漢明窗濾波器
b = fir1(filterOrder, normalizedCutoffFreq, 'low', hamming(filterOrder+1));

% 繪制頻率響應(yīng)
freqz(b, 1, 1024, fs);

在上述示例中，我們首先定義了濾波器的采樣頻率、截止頻率和階數(shù)。然后，使用fir1函數(shù)通過(guò)指定漢明窗來(lái)設(shè)計(jì)低通濾波器，并繪制了濾波器的頻率響應(yīng)。

這段代碼生成了一個(gè)漢明窗低通濾波器，其階數(shù)為50，截止頻率為100Hz，采樣頻率為1000Hz?？梢愿鶕?jù)需要調(diào)整這些參數(shù)來(lái)滿足特定的濾波需求。

2 漢寧窗帶通濾波器：

在Matlab中使用漢寧窗設(shè)計(jì)帶通濾波器可以通過(guò)fir1函數(shù)結(jié)合漢寧窗來(lái)實(shí)現(xiàn)。漢寧窗是一種常用的窗函數(shù)，可以用于提高濾波器的頻率響應(yīng)特性。

以下是一個(gè)示例代碼，演示如何在Matlab中使用漢寧窗設(shè)計(jì)帶通濾波器：

% 定義濾波器參數(shù)
fs = 1000; % 采樣頻率
f1 = 50; % 通帶下限頻率
f2 = 200; % 通帶上限頻率
filterOrder = 50; % 濾波器階數(shù)

% 計(jì)算歸一化的通帶頻率
nyquistFreq = fs/2;
normalizedCutoffFreq = [f1 f2] / nyquistFreq;

% 設(shè)計(jì)漢寧窗帶通濾波器
b = fir1(filterOrder, normalizedCutoffFreq, 'bandpass', hann(filterOrder+1));

% 繪制頻率響應(yīng)
freqz(b, 1, 1024, fs);

在上述示例中，我們首先定義了濾波器的采樣頻率、通帶頻率范圍和階數(shù)。然后，使用fir1函數(shù)通過(guò)指定漢寧窗來(lái)設(shè)計(jì)帶通濾波器，并繪制了濾波器的頻率響應(yīng)。

這段代碼生成了一個(gè)漢寧窗帶通濾波器，其階數(shù)為50，通帶頻率范圍為50Hz到200Hz，采樣頻率為1000Hz?？梢愿鶕?jù)需要調(diào)整這些參數(shù)來(lái)滿足特定的濾波需求。

3布萊克曼窗高通濾波器：

在Matlab中使用布萊克曼（Blackman）窗設(shè)計(jì)高通濾波器可以通過(guò)fir1函數(shù)結(jié)合布萊克曼窗來(lái)實(shí)現(xiàn)。

以下是一個(gè)示例代碼，演示如何在Matlab中使用布萊克曼窗設(shè)計(jì)高通濾波器：

% 定義濾波器參數(shù)
fs = 1000; % 采樣頻率
cutOffFreq = 100; % 截止頻率
filterOrder = 50; % 濾波器階數(shù)

% 計(jì)算歸一化的截止頻率
nyquistFreq = fs/2;
normalizedCutoffFreq = cutOffFreq/nyquistFreq;

% 設(shè)計(jì)布萊克曼窗高通濾波器
b = fir1(filterOrder, normalizedCutoffFreq, 'high', blackman(filterOrder+1));

% 繪制頻率響應(yīng)
freqz(b, 1, 1024, fs);

在上面的示例中，我們首先定義了濾波器的采樣頻率、截止頻率和階數(shù)。然后，使用fir1函數(shù)通過(guò)指定布萊克曼窗來(lái)設(shè)計(jì)高通濾波器，并繪制了濾波器的頻率響應(yīng)。

這段代碼生成了一個(gè)布萊克曼窗高通濾波器，其階數(shù)為50，截止頻率為100Hz，采樣頻率為1000Hz?？梢愿鶕?jù)需要調(diào)整這些參數(shù)來(lái)滿足特定的濾波需求。

4矩形窗的帶阻濾波器：

在Matlab中使用矩形窗設(shè)計(jì)帶阻濾波器可以通過(guò)fir1函數(shù)結(jié)合矩形窗來(lái)實(shí)現(xiàn)。帶阻濾波器是一種可以通過(guò)矩形窗設(shè)計(jì)的濾波器類(lèi)型，用于去除特定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)。

以下是一個(gè)示例代碼，演示如何在Matlab中使用矩形窗設(shè)計(jì)帶阻濾波器：

% 定義濾波器參數(shù)
fs = 1000; % 采樣頻率
f1 = 50; % 帶阻頻率下限
f2 = 200; % 帶阻頻率上限
filterOrder = 100; % 濾波器階數(shù)

% 計(jì)算歸一化的帶阻頻率范圍
nyquistFreq = fs/2;
normalizedStopbandFreq = [f1 f2] / nyquistFreq;

% 設(shè)計(jì)矩形窗帶阻濾波器
b = fir1(filterOrder, normalizedStopbandFreq, 'stop', rectwin(filterOrder+1));

% 繪制頻率響應(yīng)
freqz(b, 1, 1024, fs);

在上述示例中，我們首先定義了濾波器的采樣頻率、帶阻頻率范圍和階數(shù)。然后，使用fir1函數(shù)通過(guò)指定矩形窗來(lái)設(shè)計(jì)帶阻濾波器，并繪制了濾波器的頻率響應(yīng)。

這段代碼生成了一個(gè)矩形窗帶阻濾波器，其階數(shù)為100，帶阻頻率范圍為50Hz到200Hz，采樣頻率為1000Hz?？梢愿鶕?jù)需要調(diào)整這些參數(shù)來(lái)滿足特定的濾波需求。

5 四種窗設(shè)計(jì)濾波器對(duì)比

下面是一個(gè)示例代碼，展示如何使用Matlab實(shí)現(xiàn)漢明窗濾波器、漢寧窗濾波器、布萊克曼窗濾波器和矩形窗濾波器，然后對(duì)它們進(jìn)行對(duì)比：

% 生成輸入信號(hào)
fs = 1000; % 采樣頻率
t = 0:1/fs:1-1/fs; % 時(shí)間向量
f1 = 50; % 信號(hào)頻率
f2 = 150; % 噪聲頻率
x = sin(2*pi*f1*t) + sin(2*pi*f2*t); % 輸入信號(hào)

% 設(shè)計(jì)濾波器
filterOrder = 50; % 濾波器階數(shù)
cutOffFreq = 100; % 截止頻率

h_hamming = fir1(filterOrder, cutOffFreq/fs, 'low', hamming(filterOrder+1));
h_hann = fir1(filterOrder, cutOffFreq/fs, 'low', hann(filterOrder+1));
h_blackman = fir1(filterOrder, cutOffFreq/fs, 'low', blackman(filterOrder+1));
h_rect = fir1(filterOrder, cutOffFreq/fs, 'low', rectwin(filterOrder+1));

% 應(yīng)用濾波器
y_hamming = filter(h_hamming, 1, x);
y_hann = filter(h_hann, 1, x);
y_blackman = filter(h_blackman, 1, x);
y_rect = filter(h_rect, 1, x);

% 繪制頻率響應(yīng)
freqz(h_hamming, 1, 1024, fs, 'red', 'hamming');
hold on;
freqz(h_hann, 1, 1024, fs, 'blue', 'hanning');
freqz(h_blackman, 1, 1024, fs, 'green', 'blackman');
freqz(h_rect, 1, 1024, fs, 'magenta', 'rectwin');
legend('Hamming', 'Hanning', 'Blackman', 'Rectwin');

% 繪制原始信號(hào)和濾波后的信號(hào)
figure;
subplot(2,1,1);
plot(t, x);
title('原始信號(hào)');
subplot(2,1,2);
plot(t, y_hamming, 'r', t, y_hann, 'b', t, y_blackman, 'g', t, y_rect, 'm');
legend('Hamming', 'Hanning', 'Blackman', 'Rectwin');
title('濾波后的信號(hào)');

上述代碼中，首先生成了一個(gè)包含信號(hào)和噪聲的輸入信號(hào)。然后使用fir1函數(shù)結(jié)合漢明窗、漢寧窗、布萊克曼窗和矩形窗設(shè)計(jì)了4個(gè)低通濾波器。接著，將這4個(gè)濾波器應(yīng)用于輸入信號(hào)，并繪制了它們的頻率響應(yīng)。最后，繪制了原始信號(hào)和濾波后的信號(hào)作對(duì)比。

你可以根據(jù)需要調(diào)整濾波器的參數(shù)和頻率范圍，來(lái)滿足你具體的濾波需求。