简单低通滤波器设计及matlab仿真

基于MATLAB的IIR数字滤波器设计与仿真一、概述在现代数字信号处理领域中，数字滤波器扮演着至关重要的角色。

其通过对输入信号的特定频率成分进行增强或抑制，实现对信号的有效处理。

无限脉冲响应（IIR）数字滤波器因其设计灵活、实现简单且性能优良等特点，得到了广泛的应用。

本文旨在基于MATLAB平台，对IIR数字滤波器的设计与仿真进行深入研究，以期为相关领域的研究与应用提供有益的参考。

IIR数字滤波器具有无限长的单位脉冲响应，这使得其在处理信号时能够展现出优秀的性能。

与有限脉冲响应（FIR）滤波器相比，IIR滤波器在实现相同性能时所需的阶数更低，从而减少了计算复杂度和存储空间。

在需要对信号进行高效处理的场合，IIR滤波器具有显著的优势。

MATLAB作为一款功能强大的数学软件，提供了丰富的函数和工具箱，使得数字滤波器的设计与仿真变得简单而高效。

通过MATLAB，我们可以方便地实现IIR滤波器的设计、分析和优化，从而满足不同应用场景的需求。

本文将首先介绍IIR数字滤波器的基本原理和特性，然后详细阐述基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计方法和步骤。

接着，我们将通过仿真实验验证所设计滤波器的性能，并对其结果进行分析和讨论。

本文将总结IIR数字滤波器设计与仿真的关键技术和注意事项，为相关领域的研究人员和工程师提供有益的参考和启示。

1. IIR数字滤波器概述IIR（Infinite Impulse Response）数字滤波器是数字信号处理中常用的一类滤波器，它基于差分方程实现信号的滤波处理。

与FIR （Finite Impulse Response）滤波器不同，IIR滤波器具有无限长的单位脉冲响应，这意味着其输出不仅与当前和过去的输入信号有关，还与过去的输出信号有关。

这种特性使得IIR滤波器在实现相同的滤波效果时，通常具有更低的计算复杂度，从而提高了处理效率。

IIR滤波器的设计灵活多样，可以根据不同的需求实现低通、高通、带通和带阻等多种滤波功能。

matlab写低通滤波器如何在MATLAB中编写低通滤波器。

低通滤波器是一种常见的信号处理工具，在许多应用中被广泛使用。

它可以有效地滤除高频噪声或者只保留信号的低频成分。

在MATLAB中，我们可以使用不同的方式来实现低通滤波器。

第一步是定义滤波器的特性。

一个低通滤波器的主要特点是在截止频率以下保留信号的成分，并在截止频率以上去除信号的高频部分。

通常，低通滤波器被设计为具有平滑的频率响应曲线，以确保在截止频率附近没有明显的幅度衰减。

常用的低通滤波器有巴特沃斯滤波器，切比雪夫滤波器和椭圆滤波器。

在MATLAB中，我们可以使用不同的函数来创建这些滤波器。

接下来，我们需要将滤波器应用于信号。

在MATLAB中，我们可以使用函数如filter或fft来实现这一点。

函数filter可以用于对时域信号进行滤波，而函数fft则可以应用于频域信号。

下面是一个示例代码，演示了如何在MATLAB中编写一个低通滤波器：matlab创建一个低通滤波器fs = 100; 采样频率fc = 10; 截止频率order = 4; 滤波器阶数[b, a] = butter(order, fc/(fs/2), 'low'); 创建巴特沃斯低通滤波器系数生成一个测试信号t = 0:1/fs:1; 时间范围x = sin(2*pi*20*t) + sin(2*pi*50*t); 以20 Hz和50 Hz频率成分的正弦信号应用滤波器y = filter(b, a, x); 使用filter函数进行滤波绘制结果figure;plot(t, x, 'b', 'LineWidth', 1.5); hold on;plot(t, y, 'r', 'LineWidth', 1.5);xlabel('时间(s)');ylabel('幅度');legend('原始信号', '滤波结果');title('低通滤波器应用');频谱分析X = fft(x); 计算原始信号的频谱Y = fft(y); 计算滤波结果的频谱f = (0:length(X)-1)*(fs/length(X)); 频率范围figure;plot(f, abs(X), 'b', 'LineWidth', 1.5); hold on;plot(f, abs(Y), 'r', 'LineWidth', 1.5);xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度');legend('原始信号', '滤波结果');title('频谱分析');在这个示例中，我们首先使用函数butter创建了一个巴特沃斯低通滤波器。

低通滤波器的设计与仿真设计低通滤波器需要考虑以下几个方面：1. 频率响应：低通滤波器的频率响应应该呈现出降低高频分量的特性。

常见的频率响应形状包括巴特沃斯型（Butterworth）、切比雪夫型（Chebyshev）以及椭圆型（Elliptic）等。

2.通带衰减和阻带衰减：通带衰减是指滤波器在低频范围内将信号传递的衰减程度，而阻带衰减则是指滤波器将高频信号抑制的程度。

一个优秀的低通滤波器要能够实现较低的通带衰减和较高的阻带衰减。

3.相位响应：滤波器的相位响应与滤波后的信号延迟有关。

在一些应用中，信号的相位延迟会对系统的性能产生影响，因此需要对低通滤波器的相位响应进行合理设计。

设计滤波器的一种方法是使用模拟滤波器设计技术。

在模拟滤波器设计中，可以使用模拟滤波器的传递函数、阶数以及频率响应形状等参数进行设计。

根据设计的参数，可以利用电路设计工具进行滤波器的仿真和优化。

最终得到满足要求的模拟滤波器电路。

另一种方法是使用数字滤波器设计技术。

数字滤波器是通过数字信号处理的方法实现滤波效果的。

在设计数字滤波器时，需要选择适当的滤波器类型（如FIR滤波器或IIR滤波器）、阶数、滤波器系数等参数。

可以使用各种数学算法和信号处理工具进行仿真和优化，最终得到满足要求的数字滤波器。

在设计和仿真低通滤波器时，常用的工具有MATLAB、Simulink、SPICE等。

这些工具提供了丰富的滤波器设计函数和可视化界面，可以方便地进行设计和仿真。

在进行滤波器设计和仿真过程中，需要注意选择适当的滤波器类型和参数。

此外，还需要根据应用需求进行滤波器的性能优化和调整。

通过设计与仿真，可以得到满足特定应用需求的低通滤波器，提高系统的性能和信号质量。

2010/2011学年第 2 学期学院：信息与通信工程学院专业：电子信息科学与技术学生姓名：学号：课程设计题目：低通滤波器设计起迄日期： 6 月 13 日～6月 24日课程设计地点：指导教师：系主任：下达任务书日期: 2011 年 6 月12 日课程设计任务书课程设计任务书目录1 设计目的及要 (5)1.1设计目的 (5)1.2设计内容和要求 (5)2设计原理 (5)2.1 FIR滤波器 (5)2.2窗函数 (6)2.3矩形窗 (7)3设计过程 (8)3.1设计流程图 (8)3.2 产生原始信号并分析频谱 (8)3.3 使用矩形窗设计不同特性的数字滤波器 (10)3.4 信号滤波处理 (11)4 实验结果及分析 (12)5 课程设计心得体会 (12)6 参考文献 (13)附录： (14)低通滤波器的设计1 设计目的及要求1.1设计目的设计一种低通滤波器并对信号进行滤波。

低通滤波器的作用是滤去信号中的中频和高频成分,增强低频成分。

要求做到:1.了解MATLAB的信号处理技术；2.使用MATLAB设计低通滤波器,掌握其滤波处理技术；3.对滤波前和滤波后的波形进行时域和频域比较。

1.2设计内容和要求1.熟悉有关采样,频谱分析的理论知识,对信号作频谱分析；2.熟悉有关滤波器设计理论知识,选择合适的滤波器技术指标,设计低通滤波器对信号进行滤波,对比分析滤波前后信号的频谱；3.实现信号频谱分析和滤波等有关MATLAB函数；2设计原理本次课程设计,我们主要是基于矩形窗的FIR滤波器来设计一个低通滤波器。

2.1 FIR滤波器FIR滤波器即有限抽样响应因果系统,其单位抽样响应h<n>是有限长的；极点皆位于z=0处；结构上不存在输出到输入的反馈,是非递归型的。

其系统函数表示为：普通的FIR滤波器系统的差分方程为：式中：N为FIR滤波器的抽头数；x<n>为第n时刻的输入样本；h<i>为FIR滤波器第i级抽头系数。

指导教师评定成绩：审定成绩：重庆邮电大学自动化学院综合课程设计报告低通数字滤波器设计单位（二级学院）：自动化学生姓名：专业：自动化班级：0810902学号：指导教师：设计时间：2012 年11月重庆邮电大学自动化学院制摘要本次设计以AT89S52单片机为控制器件，利用AD/DA转换芯片构成低通数字滤波器。

首先利用MATLAB根据要求设计低通滤波器模型并在该平台进行初步仿真得到较为理想的效果。

接着利用proteus软件搭建硬件电路，并对编写的程序进行检测；程序检测无误后，再用Protel画出电路图。

首先利用ADC0809将模拟信号转换成数字信号输入单片机，正弦模拟信号由AD9850模块产生，是一般正常的低频正弦波；另一个噪声信号是通过单片机产生的高频脉冲信号。

然后通过滤波程序将采集的数据进行算法滤波，滤波后的数据通过DAC0832输出，将DA0832的输出信号通过一级运放（UA741）转换成电压输出。

最后将运放输出的结果接到示波器上进行显示。

关键字：AT89C51、DDS、ADC0809、DAC0832、UA741设计题目题目与要求低通滤波器是允许低频讯号通过，而不允许高频讯号通过的滤波器。

本题目要求用单片机（型号任选）制作一个低通数字滤波器，要求：1.根据确定的采样频率，用MATLAB设计低通滤波器模型以满足不同截止频率需求，并进行仿真；2.用单片机设计并制作一个低通数字滤波器，实现数据采集、滤波处理、信号输出等功能（包括软、硬件）；3.滤波器能与PC机通信，设计通信协议，实现截止频率参数的调节、原始信号采样数据与滤波后数据的上传；4.利用高级语言开发工具，设计PC机端的程序，可以调节滤波器参数，接收滤波器上传的原始信号采样数据与滤波后数据，并能绘图、保存；5.设计几种不同频率、类型的噪声，利用滤波器进行试验，记录实验情况并进行分析、总结；6.按规定的统一格式设计报告。

目录第一章 MATLAB仿真 (4)1.1方案论证 (4)1.2设计方法及原理介绍 (4)1.3 matlab编程实现 (5)1.4 Simulink仿真结构图 (5)第二章硬件设计方案 (6)2.1硬件功能整体设计 (6)2.2单片机最小系统 (7)2.3 ADC0809和74HC74 (7)2.4 DAC0832和UA741 (8)2.5 串口部分 (9)2.6 DDS部分 (9)第三章软件设计 (10)3.1 单片机软件设计 (10)3.2 PC机通信软件设计 (12)第四章心得体会 (13)参考文献 (14)附件1：方波源程序 (15)附件2：DDS正弦信号模块 (15)附件3：主单片机程序 (19)附录4：protues原理图 (21)附录5：protel电路图 (22)附录6：DDS原理图 (22)第一章 MATLAB 仿真1.1方案论证数字滤波器，按功能分类，可以分成低通、高通、带通、带阻、全通滤波器；按实现的网络结构或单位抽样响应分类：可以分成无限脉冲响应滤波器（IIR 滤波器）、有限脉冲响应滤波器（FIR 滤波器）。

基于Matlab的FIR低通滤波器设计及simulink仿真实现2012题目基于Matlab的FIR低通滤波器设计及simulink仿真实现学院自动化与电气工程学院专业测控技术与仪器班级 083 学号108034063 学生姓名 xxx 指导教师 xxx 完成日期 2012年5月25日xxx 科技学院本科毕业论文(2012届)题目基于Matlab的FIR低通滤波器设计及simulink 仿真实现学院自动化与电气工程学院专业测控技术与仪器083 班级学号 108034063学生姓名 xxx指导教师 xxx完成日期 2012年5月25号xxx科技学院毕业设计、学位论文版权使用授权书本人 xxx 学号 108034063 声明所呈交的毕业设计、学位论文《基于Matlab 的FIR低通滤波器设计及simulink仿真实现》，是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，与我一同工作的人员对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。

本毕业设计、学位论文作者愿意遵守xxx科技学院关于保留、使用学位论文的管理办法及规定，允许毕业设计、学位论文被查阅。

本人授权 xxx科技学院可以将毕业设计、学位论文的全部或部分内容编入有关数据库在校园网内传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业设计、学位论文。

(保密的学位论文在解密后适用本授权书)论文作者签名:xxx 导师签名: xxx签字日期: 2012 年5月 25日签字日期: 2012 年 5 月 25日浙江科技学院本科毕业设计摘要数字滤波器是数字信号处理的一个重要的技术分支。

在现代电子系统中，FIR 数字滤波器以其良好的线性特性被广泛使用，属于数字信号处理的基本模块之一。

在工程实践中，一般对信号处理要求有实时性和灵活性，而已有的一些软件和硬件计算和实现方式则难以同时达到这两方面的要求。

MATLAB仿真设计报告题目：低通滤波器的设计与实现设计目的：数字滤波器是数字信号处理中使用得最广泛的一种线性系统环节，是数字信号处理的重要基础。

此次设计学习如何用MATLAB软件设计一个数字滤波器以及进行仿真。

熟悉MATLAB软件在信号处理中的广泛应用。

设计任务：采样率为8000Hz,,要求设计一个低通滤波器，fp=2100Hz,fs=2500Hz,Rp=3dB,Rs=25dB。

基本原理：（1）数字滤波器的4个重要的通带、阻带参数：fp: 通带截止频率（Hz）；fs: 阻带起始频率（Hz）；Rp:通带内波动（dB），即通带内所允许的最大衰减；Rs：阻带内最小衰减（dB）；设采样率（即奈奎斯特速率）为f_N，那么可将以上参数中的频率参数转化为归一化角频率参数，即Wp: 通带截止角频率（rad/s）, Wp= fp/(f_N/2);Ws: 阻带起始角频率（rad/s）,Ws=fs/(f_N/2);通过这些参数就可以进行离散滤波器的设计了，如在采样频率为8000Hz的条件下设计一个低通滤波器，要求通带截止频率为1500Hz,阻带起始频率为2000 Hz，通带内波动为3 dB，阻带内最小衰减50 dB，则Wp=1500/4000, Ws=2000/4000，Rp=3，Rs=50。

滤波器设计，实质是数学逼近理论的应用。

通过计算让物理可实现的实际滤波器频率特性逼近理想的或给定的频率特性，以达到去除干扰提取有用信号的目的。

此次设计的基本思想是首先按照给定的指标设计一个模拟滤波器H(s)，通过适当的数学变换方法将s域映射到模拟域，把无限宽的频带变换成有限宽的频带。

也就是说，通过变换在模拟域把不论具有多宽的频带都压缩到有限宽的频带范围内，然后从模拟域变换到数字域（z域），求的数字滤波器的系统函数H（z）即可。

MATLAB软件中提供可可直接计算系统函数H（z）系数的指令可直接应用。

（2）巴特沃斯滤波器特点：具有通带内最大平坦的振幅特性，且随频率的增大单调减小巴特沃斯滤波器阶的选择：在已知设计参数Wp，Ws，Rp，Rs之后，利用MATLAB提供的巴特沃斯滤波器设计函数“buttord”即可求出所需要的滤波器阶数和 3 dB截止频率。

一、引言Matlab是一款功能强大的工程仿真软件，多用于信号处理，通信系统，控制系统等方面的研究和应用。

在Matlab中，设计IIR（Infinite Impulse Response）滤波器是很常见的任务，其中冲激响应不变法是一种常用的设计方法，特别是针对所需的低通滤波器。

本文将介绍在Matlab中如何利用冲激响应不变法设计IIR低通滤波器。

二、IIR滤波器简介IIR滤波器是指其冲激响应具有无限长度的滤波器。

与FIR（Finite Impulse Response）滤波器相比，IIR滤波器具有更窄的过渡带和更陡峭的截止带，同时能够用更少的参数来达到相似的性能。

在数字信号处理中，IIR滤波器常常用于对信号进行滤波和增强。

三、冲激响应不变法的基本原理冲激响应不变法是一种通用的IIR滤波器设计方法，其基本原理是将所需的模拟滤波器（一般为巴特沃斯或切比雪夫滤波器）的冲激响应与仿真采样进行一一映射，从而得到对应的数字IIR滤波器的参数。

这样设计得到的数字IIR滤波器的频率响应与模拟滤波器的频率响应基本一致。

四、Matlab中的冲激响应不变法设计IIR滤波器在Matlab中，利用signal processing toolbox中的iirdesign函数可以很方便地实现冲激响应不变法设计IIR滤波器。

下面是一个使用iirdesign函数设计低通滤波器并绘制其频率响应的示例代码：```matlabFs = 1000; 采样频率Fpass = 100; 通带截止频率Fstop = 150; 阻带截止频率Apass = 1; 通带最大衰减Astop = 60; 阻带最小衰减designmethod = 'butter'; 巴特沃斯滤波器[b, a] = iirdesign(Fpass/(Fs/2), Fstop/(Fs/2), Apass, Astop, designmethod);freqz(b, a, 1024, Fs); 绘制滤波器频率响应```上述代码中，首先定义了采样频率Fs，通带和阻带的截止频率Fpass 和Fstop，以及通带最大衰减Apass和阻带最小衰减Astop。

MATLAB模拟与仿真数字低通滤波器电子信息科学与技术专业学生田莎莎指导老师孙红艳摘要：数字滤波器因其具有精度高、可靠性好、灵活性大等优点而在工程上应用相当广泛。

而MATLAB语言具有编程效率高，调试手段丰富，扩充能力强等特点，因此用MATLAB设计数字低通滤波器更方便。

本文首先介绍了MA TLAB的发展、特点和主要功能，其次介绍了FIR滤波器原理、滤波器类型，IIR滤波器原理、经典设计方法。

最后介绍了FIR和IIR滤波器的MA TLAB仿真。

关键词：数字低通滤波器；数字滤波器；FIR；IIR；MA TLABSimulation and Design of Low Pass Filter Based On MATLABStudent majoring in Electronic Information Science and Technology Tian Sha-shaTutor Sun Hong-yanAbstract：The digital filter is quite extensive in engineering application because of its high precision, good reliability and flexibility. MATLAB is a kind of language which facing the science and engineering calculation. Its characteristic is high efficiency, commissioning means programming rich, strong ability to extend and so on.Therefor ,it is convenient to design the digital low pass filter based on MATLAB.This paper introduces finite impulse response digital filter (FIR) and infinite impulse response digital filter (IIR) respectively.It mainly introduces that the FIR digital filter types and MA TLAB programming design,IIR digital filter theory and simulation using MA TLAB.Key words: low pass digital filter；digital filter；FIR；IIR；MATLAB引言当代信息技术正向着数字化、网络化和智能化的大趋势发展，而数字化是网络化和智能化的基础，实际生活中遇到的信号多种多样，例如控制信号、气象信号、生物医学信号、地震勘探信号、遥感遥测信号、机械振动信号、广播信号、电视信号、雷达信号、通信信号、导航信号、射电天文信号，等等。

基于matlab的低通滤波器的设计低通滤波器是一种能够过滤掉高频信号而保留低频信号的滤波器。

在信号处理领域中，低通滤波器是非常重要的一种滤波器，常见的应用包括：音频处理、图像处理、视频处理、通信领域、控制系统等。

在本篇文章中，我们将介绍如何使用matlab来设计低通滤波器。

设计的过程大致可以分为以下步骤：1. 确定滤波器类型2. 确定滤波器参数3. 执行滤波器设计4. 验证滤波器设计以下是详细的步骤：1. 确定滤波器类型低通滤波器的种类有很多，常见的包括Butterworth滤波器、Chebyshev滤波器、Elliptic滤波器等。

每种滤波器都有不同的特点，应该根据需要选择合适的滤波器类型。

在本篇文章中，我们介绍Butterworth滤波器。

这种滤波器是设计过程中最简单的一种，因为它的频率响应是平滑的、连续的，并且在通带中没有波纹和过渡带中没有振铃。

在设计Butterworth滤波器时，需要明确三个参数：通带截止频率、阻带截止频率和通带最大衰减。

通带截止频率：指在这个频率以下的信号将通过滤波器。

这个参数取决于应用，应根据需要进行选择。

阻带截止频率：指在这个频率以上的信号将被滤波器滤去。

这个参数的选择应该考虑到信号在该频率以上能够在处理方式下的好处。

通带最大衰减：指在通带截止频率处，滤波器对信号最大允许的衰减。

这个参数的选择应该是应用与滤波器频率响应上的折衷。

3. 执行滤波器设计当确定了滤波器类型和参数后，可以使用matlab执行滤波器设计。

在matlab中，可以使用“[b,a] = butter(n,Wn)”命令进行Butterworth滤波器设计。

其中，n是滤波器阶数，Wn是通带截止频率与Nyquist频率的比例。

这个命令将返回两个向量，b和a。

向量b代表数字滤波器分子多项式的系数，向量a 代表数字滤波器分母多项式的系数。

设计滤波器后，需要验证其设计是否正确，验证的方法包括频率响应的分析和信号滤波的实验。

设计低通滤波器是数字信号处理领域中的一项关键任务，而Matlab 作为一款强大的数学建模与仿真软件，为我们提供了丰富的工具和函数来完成这一任务。

在本篇文章中，我们将介绍在Matlab中设计低通滤波器的思路和具体步骤。

设计低通滤波器主要涉及以下几个方面：1. 确定滤波器的规格要求在设计任何一种滤波器之前，我们首先需要明确滤波器的规格要求，包括截止频率、通带最大衰减、阻带最小衰减等。

这些规格要求将直接影响到滤波器的设计参数和性能。

在Matlab中，可以利用Signal Processing Toolbox提供的函数来帮助我们确定滤波器的规格要求。

2. 选择滤波器的类型根据实际的应用需求，我们需要选择合适的滤波器类型。

常见的低通滤波器包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器等。

每种类型的滤波器都有其适用的场景和特点。

在Matlab中，我们可以利用Filter Design and Analysis工具箱中的函数来选择合适的滤波器类型。

3. 根据规格要求设计滤波器一旦确定了滤波器的类型，我们就可以根据规格要求来设计滤波器。

在Matlab中，可以利用Filter Design and Analysis工具箱中的函数来实现滤波器设计，包括巴特沃斯滤波器设计函数butter()、切比雪夫滤波器设计函数cheby1()和cheby2()、椭圆滤波器设计函数ellip()等。

4. 分析和优化滤波器性能设计完成滤波器后，我们需要对滤波器的性能进行分析和优化。

在Matlab中，可以利用Filter Design and Analysis工具箱中的函数来对滤波器的频率响应、相位响应、裙延迟等进行分析，并根据实际需求对滤波器进行优化。

5. 验证滤波器的性能我们需要对设计完成的滤波器进行性能验证。

在Matlab中，可以利用Signal Processing Toolbox提供的函数来对设计的滤波器进行信号处理和性能评估，以确保滤波器能够满足实际需求。

简单低通滤波器设计及matlab仿真东北大学研究生考试试卷考试科目：课程编号：阅卷人:考试日期：姓名：xl学号：注意事项1.考前研究生将上述项目填写清楚.2.字迹要清楚,保持卷面清洁.3.交卷时请将本试卷和题签一起上交.4.课程考试后二周内授课教师完成评卷工作,公共课成绩单与试卷交研究生院培养办公室,专业课成绩单与试卷交各学院,各学院把成绩单交研究生院培养办公室.东北大学研究生院培养办公室数字滤波器设计技术指标：通带最大衰减： =3dB ，通带边界频率：＝100Hz阻带最小衰减：＝20dB 阻带边界频率：＝200Hz采样频率：Fs=200Hz 目标：1、根据性能指标设计一个巴特沃斯低通模拟滤波器。

2、通过双线性变换将该模拟滤波器转变为数字滤波器。

原理：一、模拟滤波器设计每一个滤波器的频率范围将直接取决于应用目的，因此必然是千差万别。

为了使设计规范化，需要将滤波器的频率参数作归一化处理。

设所给的实际频率为Ω（或f ），归一化后的频率为λ，对低通模拟滤波器令λ＝p ΩΩ/，则1=p λ，ps s ΩΩ=/λ。

令归一化复数变量为p ，λj p =，则pp s j j p Ω=ΩΩ==//λ。

所以巴特沃思模拟低通滤波器的设计可按以下三个步骤来进行。

(1)将实际频率Ω规一化 (2)求Ωc 和N11010/2-=P C αsp s N λααlg 110110lg10/10/--=这样Ωc 和N 可求。

p x fp s x s f根据滤波器设计要求＝3dB ，则C ＝1，这样巴特沃思滤波器的设计就只剩一个参数N ，这时Np Nj G 222)/(1111)(ΩΩ+=+=λλ(3)确定)(s G因为λj p =，根据上面公式有N N N p j p p G p G 22)1(11)/(11)()(-+=+=-由0)1(12=-+NN p 解得 )2212exp(πN N k jp k -+=，k ＝1，2， (2)这样可得1)212cos(21))((1)(21+-+-=--=-+πN N k p p p p p p p G k N k k求得)(p G 后，用ps Ω/代替变量p ，即得实际需要得)(s G 。

matlab低通滤波器设计
matlab低通滤波器设计：
1、使用matlab设计低通滤波器的方法
(1) 首先根据低通滤波器的频率响应要求，计算滤波器构成要素的参数；
(2) 确定滤波器所要采用的元件模型，选择常用的元件模型；
(3) 使用matlab构筑出低通滤波器的模型和原理图；
(4) 根据原理图推导出滤波器的传递函数，使用matlab计算滤波器的频率响应，绘制出滤波器的频率响应曲线；
(5) 分析滤波器的传递特性，观察是否符合要求，如果不符合要求，可以调整模型的参数，重新计算滤波器的频率响应，直到满足频率响应要求为止。

2、使用matlab构件低通滤波器所需要的工具
(1) matlab控制环境，用于控制滤波器的构筑和参数的设定；
(2) Matlab编程工具，用于实现计算滤波器构件的算法；
(3) Matlab图形操作工具，用于绘制滤波器的理论响应曲线；
(4) Matlab仿真工具，用于检查滤波器的理论分析结果。

3、低通滤波器的优势
(1) 低通滤波器对频率低于截止频率的信号又较低的衰减率，因此保证低频信号的精度；
(2) 滤波器设计简单，而且可以采用大量元件来实现；
(3) 低通滤波器的频率响应特性主要取决于滤波器的电路结构，使用matlab设计的低通滤波器可以很容易的设定符合自己要求的参数。

四种低通滤波器：一、理想低通滤波器I=imread('bb.jpg');T=rgb2gray(I);figure(1);subplot(1,2,1),imshow(uint8(I));title('原图像');subplot(1,2,2),imshow(uint8(T));title('理想低通滤波所得图像');[f1,f2]=freqspace(size(T),'meshgrid');H=ones(size(T));r=sqrt(f1.^2+f2.^2);H(r>0.1)=0;Y=fft2(double(T));Y=fftshift(Y);Ya=Y.*H;Ya=ifftshift(Ya);I=ifft2(Ya);figure(2);surf(H,'Facecolor','interp','Edgecolor','none','Facelighting','phong'); title('频谱图');二、巴特沃斯低通滤波器I=imread('bb.jpg');T=rgb2gray(I);figure(1);subplot(1,2,1),imshow(uint8(I));title('原图像');subplot(1,2,2),imshow(uint8(T));title('巴特沃斯低通滤波所得图像');[f1,f2]=freqspace(size(T),'meshgrid');D=0.3;r=f1.^2+f2.^2;n=4;for i=1:size(T,1)for j=1:size(T,2)t=r(i,j)/(D*D);H(i,j)=1/(t^n+1);endendY=fft2(double(T));Y=fftshift(Y);Ya=Y.*H;Ya=ifftshift(Ya);I=real(ifft2(Ya));figure(2);surf(H,'Facecolor','interp','Edgecolor','none','Facelighting','phong'); title('频谱图');三、梯形滤波器I=imread('bb.jpg');T=rgb2gray(I);figure(1);subplot(1,2,1),imshow(uint8(I));title('原图像');subplot(1,2,2),imshow(uint8(T));title('梯形低通滤波所得图像');[f1,f2]=freqspace(size(T),'meshgrid');D=100/size(I,1);D0=0.1;D1=0.4;r=sqrt(f1.^2+f2.^2);H=zeros(size(T));H(r<D0)=1;for i=1:size(T,1)for j=1:size(I,2)if r(i,j)>=D0 & r(i,j)<=D1H(i,j)=(D1-r(i,j))/(D1-D0);endendendY=fft2(double(T));Y=fftshift(Y);Ya=Y.*H;Ya=ifftshift(Ya);I=real(ifft2(Ya));figure(2);surf(H,'Facecolor','interp','Edgecolor','none','Facelighting','phong'); title('频谱图');四、高斯低通滤波器I=imread('bb.jpg');T=rgb2gray(I);figure(1);subplot(1,2,1),imshow(uint8(I));title('原图像');subplot(1,2,2),imshow(uint8(T));title('高斯低通滤波所得图像');[f1,f2]=freqspace(size(T),'meshgrid');D=100/size(I,1);r=f1.^2+f2.^2;H=ones(size(T));for i=1:size(T,1)for j=1:size(T,2)t=r(i,j)/(D*D);H(i,j)=exp(-t);endendY=fft2(double(T));Y=fftshift(Y);Ya=Y.*H;Ya=ifftshift(Ya);I=real(ifft2(Ya));figure(2);surf(H,'Facecolor','interp','Edgecolor','none','Facelighting','phong'); title('频谱图');。