滤波器的性能指标及MATLAB仿真

基于MATLAB的有源滤波器的设计与仿真对并联型有源电力滤波器的控制方法进行研究，应用MATLAB软件建立了仿真模型，利用SimPower工具箱谐波电流检测方法进行建模和仿真。

在simulink 环境下，对提出的定时比较控制方法和并联型APF抑制谐波效果进行了仿真实验。

标签：MATLAB；有源电力滤波器；仿真近年来，电力电子技术发展的越来越快，其发展的重大障碍是电力电子装置的谐波污染问题。

目前在主要采用被动型谐波抑制方案来抑制谐波，本文对并联型有源电力滤波器进行研究，应用MATLAB软件建立了仿真模型。

1 有源电力滤波器(APF)有源电力滤波器一般可分为：并联型APF、串联型APF和串并联混合型APF,其一般由检测回路，控制回路和主电路构成，理论上讲，有源滤波器可以对任意谐波电流进行补偿，并联有源滤波器其与系统相并联，可等效为一受控电流源，通过适当控制APF可产生与负载谐波大小相等、方向相反的谐波电流，从而将电源侧电流补偿为正弦波[1]。

2 并联有源滤波器2.1 谐波电流检测原理及仿真模型设立谐波电流检测利用ip、iq运算方式，该方法用一锁相环和一正、余弦发生电路得到与电源电压同相位的正弦信号sin wt和对应的余弦信号-cos wt，这两个信号与ia、ib、ic一起计算出有功分量电流ip和iq无功分量电流，经低通滤波器LPF滤波得出ip、iq的直流分量ip、iq对应于三相电流中的基波正序分量，再经过2/3 变换，得到三相电流基波正序分量[2]。

负载电流发生模块source，三项/两项变换模块C32，运算模块C，两项/三项变换模块C23以及低通滤波器构成了其主要的仿真模型[3]，其中各模块所需元件可在simulink模块库中找到，比如交流电源，电压、电流测量模块，RLC 串联电路，电感元件，三相桥式整流器。

图1 ip、iq运算方式检测谐波电流的整体仿真模型2.2 三项并联型有源电力滤波器仿真图2 三项并联型有源电力滤波器仿真2.3 仿真结果谐波检测电路采用基于瞬时无功功率理论的ip、iq检测法的工作原理，使用MATLAB中SIMULIINK仿真模块。

本科生毕业论文（设计）题目：基于matlab模拟滤波器的设计与仿真系部电子信息工程学院学科门类工科专业电子信息工程学号xxxxxxxxxxxxxxxxxx姓名XXX指导教师XXX2012年 5 月18 日基于matlab的模拟滤波器设计与仿真摘要几乎在所有的工程技术领域中都会涉及到信号处理问题，而滤波器信号处理的重要组成部分。

本论文首先介绍了滤波器的滤波原理以及模拟滤波器的设计方法，然后系统地介绍了模拟滤波器（包括巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器）的设计原理和方法，并在此基础上论述了低通、高通、带通、带阻模拟滤波器的设计。

最后，采用MATLAB对所述滤波器进行建模仿真。

仿真结果表明用matlab设计的滤波器符合技术要求，且直观简便，有利于设计的优化。

关键字：模拟滤波器频率转换MATLAB装订线ABSTRACTIn almost all areas of engineering and technology, signal processing will be involved andsignal processing is an important component of filter signal processing. This paper will firstintroduce the principle of filter and the design method of analog filters. Then the paper willpresent the design principles and methods of analog filters (including the Butterworth filter andChebyshev filter) and on this basis, the analog filters (including low-pass, high-pass, band-pass,and band-stop) design will be discussed. Last is the use of virtual realization of analog filtersMATLAB. It can be seen that based on the simulation result, the filter designed by MATLAB iscoincident in technical requirements and handy in anchauung. What’s more, it is easy to adjustthe performance of filters.Key words:Filtering Analog filters MATLAB装订线第1章绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.2国内外研究现状及趋势 (1)1.3本文的主要工作安排 (2)第2章基本理论知识 (3)2.1滤波器的工作原理 (3)2.1.1模拟滤波器的工作原理 (3)2.1.2数字滤波器的工作原理 (4)2.2滤波器的基本特性 (5)2.2.1模拟滤波器与数字滤波器的基本特性 (5)2.2.2无限冲激响应IIR和有限冲激响应FIR滤波器 (7)2.3滤波器的主要性能指标 (8)第3章模拟滤波器的设计 (9)3.1模拟滤波器的分类 (9)3.2 模拟滤波器的设计方法 (9)3.3模拟原型滤波器及最小阶数选择 (11)3.3.1巴特沃斯滤波器及最小阶数选择 (11)3.3.2切比雪夫滤波器及最小阶数选择 (14)3.3.3椭圆滤波器及最小阶数的选择 (20)3.3.4贝塞尔滤波器 (21)第4章 MATLAB仿真 (22)4.1MATLAB简介 (22)4.2对低通模拟滤波器的仿真 (23)4.3 模拟高通滤波器的仿真 (25)4.4 模拟带通滤波器的仿真 (26)4.5 对带阻模拟滤波器的仿真 (28)第5章频率转换 (30)5.1低通至高通的转换 (30)5.2低通至带通的变换 (31)5.3低通至带阻的变换 (34)第6章总结与展望 (36)参考文献 (37)第1章绪论1.1课题研究背景及意义凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。

双调谐滤波器matlab仿真一、双调谐滤波器概述双调谐滤波器是一种常用的滤波器，它可以选择性地放大某个频率范围内的信号。

该滤波器通常由两个带通滤波器级联而成，其中一个带通滤波器是低频滤波器，另一个是高频滤波器。

这两个带通滤波器的中心频率相同，但宽度不同。

因此，当信号的频率在该中心频率附近时，信号会被放大。

二、matlab仿真步骤1. 建立模型在matlab中打开新建模型窗口，在Simulink库中找到Filtering子库，并将Filter模块和Sine Wave模块拖入工作区。

2. 配置Filter模块双击Filter模块打开其配置窗口，在“Filter type”下拉菜单中选择“Bandpass”，在“Design method”下拉菜单中选择“IIR”，在“Sample time”栏目中输入采样时间值。

3. 配置Sine Wave模块双击Sine Wave模块打开其配置窗口，在“Frequency”栏目中输入正弦波的频率值，在“Amplitude”栏目中输入正弦波的幅值。

4. 连接模块将Filter模块的输入端口与Sine Wave模块的输出端口相连，将Filter模块的输出端口与Scope模块的输入端口相连。

5. 配置Scope模块双击Scope模块打开其配置窗口，在“Time span”栏目中输入仿真时间长度，在“Number of plots”栏目中选择1。

6. 运行仿真点击Simulink工具栏中的运行按钮，开始进行仿真。

在仿真过程中，Scope窗口会显示信号随时间变化的波形图。

7. 分析结果通过观察Scope窗口中显示的波形图，可以分析出滤波器对信号进行了哪些处理，并可以进一步调整滤波器参数以达到更好的效果。

三、双调谐滤波器参数设置在matlab中配置双调谐滤波器时，需要设置以下参数：1. 中心频率（Center Frequency）：该参数指定了带通滤波器两个带通区域的中心频率。

第一章：引言1.1选题的依据及意义几乎在所有的工程技术领域中都会涉及到信号的处理问题，其信号表现形式有电、磁、机械以及热、光、声等。

信号处理的目的一般是对信号进行分析、变换、综合、估值与识别等。

如何在较强的噪声背景下提取出真正的信号或信号的特征，并将其应用于工程实际是信号处理的首要任务。

数字信号处理中一个非常重要且应用普遍的技术就是数字滤波。

数字滤波器有FIR数字滤波器和IIR数字滤波器，IIR数字滤波器的设计方法是利用模拟滤波器成熟的理论及设计图表进行设计的，因而保留了一些典型模拟滤波器优良的幅度特性，但设计中只考虑了幅度特性，没考虑相位特性，所设计的滤波器一般是某种确定的非线性相位特性。

为了得到线性相位特性，对IIR滤波器必须另外加相位校正网络，使滤波器设计变得复杂，成本也高，又难以得到严格的线性相位特性。

而FIR滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，很容易做到有严格的线性相位特性，同时为了使FIR数字滤波器的设计更优化，因而研究FIR数字滤波器的优化设计具有重要的理论意义。

1.2 数字滤波器简介数字滤波在DSP中占有重要地位。

数字滤波器按实现的网络结构或者从单位脉冲响应，分为IIR（无限脉冲响应）和FIR（有限脉冲响应）滤波器。

如果IRR 滤波器和FIR滤波器具有相同的性能，那么通常IIR滤波器可以用较低的阶数获得高的选择性，执行速度更快，所有的存储单元更少，所以既经济又高效。

数字滤波器精确度高，使用灵活，可靠性高，具有模拟设备没有的许多优点，已广泛地应用与各个科学技术领域，例如数字电视，语音，通信、雷达、声纳、遥感、图像、生物医学以及许多工程应用领域。

随着信息时代数字时代的到来，数字滤波技术已经成为一门及其重要的科学和技术领域。

以往的滤波器大多采用模拟电路技术，但是模拟电路技术存在很多难以解决的问题，而采用数字则避免很多类似的难题，当然数字滤波器在其他方面也有很多突出的优点都是模拟技术所不能及的，所以采用数字滤波器对信号进行处理是目前的发展方向。

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设计数字滤波器参数说明数字滤波器是一种用于信号处理的重要工具，它可以去除信号中的杂乱干扰，并改善信号的质量。

MATLAB作为一种优秀的科学计算软件，提供了丰富的工具和函数，用于设计数字滤波器的参数。

在MATLAB中，我们可以使用`fdesign`函数来创建滤波器设计对象，并使用相应的函数进行参数设置。

数字滤波器的参数主要包括滤波器类型、截止频率、阶数和滤波器的响应类型等。

首先，我们需要选择数字滤波器的类型。

常见的类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。

根据信号处理的需求，选择适当的滤波器类型。

其次，我们需要确定滤波器的截止频率。

截止频率是指滤波器开始起作用的频率。

对于低通滤波器，截止频率是指允许通过的最高频率; 对于高通滤波器，截止频率是指允许通过的最低频率; 对于带通滤波器，截止频率是指允许通过的频率范围。

在确定了滤波器类型和截止频率后，我们还需要指定滤波器的阶数。

阶数是指滤波器的复杂程度和滤波器在滤波时的陡峭程度。

一般来说，阶数越高，滤波器的性能越好，但计算复杂度也会增加。

最后，我们需要选择滤波器的响应类型。

响应类型是指滤波器在频域中的特性。

常见的响应类型包括巴特沃斯响应、切比雪夫响应和椭圆响应等。

每种响应类型都有其特定的特性和适用范围。

通过设置这些参数，我们可以使用MATLAB中的滤波器设计函数来生成数字滤波器的系数，并将其应用于信号处理任务中。

使用适当的滤波器参数可以提高信号的质量，并且能够根据具体需求实现各种信号处理任务。

MATLAB提供了丰富的文档和示例代码，供我们学习和使用数字滤波器设计的相关知识。

通过深入理解数字滤波器的参数设置和设计原理，我们可以更好地应用数字滤波器进行信号处理，并解决各种实际问题。

实验四IIR数字滤波器设计及软件实现一、实验指导1．实验目的（1）熟悉用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法；（2）学会调用MATLAB信号处理工具箱中滤波器设计函数（或滤波器设计分析工具fdatool）设计各种IIR数字滤波器，学会根据滤波需求确定滤波器指标参数。

（3）掌握IIR数字滤波器的MATLAB实现方法。

（3）通过观察滤波器输入输出信号的时域波形及其频谱，建立数字滤波的概念。

2．实验原理设计IIR数字滤波器一般采用间接法（脉冲响应不变法和双线性变换法），应用最广泛的是双线性变换法。

基本设计过程是：①先将给定的数字滤波器的指标转换成过渡模拟滤波器的指标；②设计过渡模拟滤波器；③将过渡模拟滤波器系统函数转换成数字滤波器的系统函数。

MATLAB信号处理工具箱中的各种IIR数字滤波器设计函数都是采用双线性变换法。

第六章介绍的滤波器设计函数butter、cheby1 、cheby2 和ellip可以分别被调用来直接设计巴特沃斯、切比雪夫1、切比雪夫2和椭圆模拟和数字滤波器。

本实验要求读者调用如上函数直接设计IIR数字滤波器。

本实验的数字滤波器的MATLAB实现是指调用MATLAB信号处理工具箱函数filter对给定的输入信号x(n)进行滤波，得到滤波后的输出信号y(n）。

3. 实验内容及步骤（1）调用信号产生函数mstg产生由三路抑制载波调幅信号相加构成的复合信号st，该函数还会自动绘图显示st的时域波形和幅频特性曲线，如图10.4.1所示。

由图可见，三路信号时域混叠无法在时域分离。

但频域是分离的，所以可以通过滤波的方法在频域分离，这就是本实验的目的。

图10.4.1 三路调幅信号st的时域波形和幅频特性曲线（2）要求将st中三路调幅信号分离，通过观察st的幅频特性曲线，分别确定可以分离st 中三路抑制载波单频调幅信号的三个滤波器（低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器）的通带截止频率和阻带截止频率。

自适应滤波器原理及matlab仿真应用相关代码文章标题：深度解析自适应滤波器原理及matlab仿真应用1. 引言自适应滤波器是数字信号处理中的重要概念，它可以根据输入信号的特性动态地调整滤波器的参数，从而更好地适应信号的变化。

本文将深入探讨自适应滤波器的原理以及在matlab中的仿真应用，帮助读者深入理解这一重要的概念。

2. 自适应滤波器原理自适应滤波器的原理基于最小均方误差准则，它通过不断调整权值参数，使得滤波器输出与期望输出的误差达到最小。

这一原理可以应用在很多领域，如通信系统、雷达系统以及生物医学工程中。

自适应滤波器能够有效地抑制噪声，提高信号的质量。

3. Matlab仿真应用在matlab中，我们可以利用现成的自适应滤波器函数来进行仿真实验。

通过编写相应的matlab代码，我们可以模拟各种不同的信号输入，并观察自适应滤波器的输出效果。

这对于理论学习和工程应用都具有重要意义。

4. 深入理解自适应滤波器我们可以通过探讨自适应滤波器的各种类型、参数选择以及性能评价指标，来深入理解这一概念。

LMS算法、RLS算法以及SVD方法都是自适应滤波器中常见的算法，它们各自适用于不同的场景，并且有着各自的优缺点。

了解这些算法的原理及应用可以帮助我们更好地理解自适应滤波器的工作机制。

5. 个人观点和总结个人观点：自适应滤波器在现代信号处理中具有极其重要的应用价值，通过对其原理的深入理解和matlab中的仿真实验，我们可以更好地掌握这一概念。

在实际工程中，合理地选择自适应滤波器的类型和参数，并结合matlab仿真，可以提高工程设计的效率和准确性。

总结：通过本文对自适应滤波器原理的深入解析和matlab的仿真应用，希望读者能够更好地理解这一重要概念，并且能够在工程实践中灵活应用。

自适应滤波器是数字信号处理中不可或缺的工具，深入掌握其原理和应用对于提高工程设计的水平具有重要意义。

6. 结束语自适应滤波器原理及matlab仿真应用是一个复杂而又精彩的领域，相信通过不断地学习和实践，我们能够更好地理解和应用这一概念。