数字滤波器是许多信号处理系统的核心，用于抑制或消除信号中不需要的伪影，以提高其质量。在决定如何设计和实现滤波器时，需要考虑一系列因素，包括频率和相位响应、不同的类型、脉冲响应行为、实现成本和调谐能力程度。在Si万博1manbetxmulink的DSP系统工具箱块库中，包括支持广泛的滤波器设计和实现算法的块。万博1manbetx
在本视频中，我们将提供这些过滤器块的概述，以帮助在给定一组系统需求的情况下选择适当的过滤器类型。具体来说，我们将重点关注基于运行时可调性对过滤器块进行分类。可调模拟块可以在模拟期间修改其块参数，从而消除在运行之间更新模型图的需要，并加快测试速度。
如图所示，在运行时调整反向滤波器块的块参数，以过滤具有不同频率的啁啾信号。DSP系统工具箱中的滤波器块可大致分为具有有限持续时间或无限持续时间的脉冲响应。FIR或简称IIR。在每个组中都有几个可调和不可调过滤器的选项。
首先，让我们检查一下每个组的不可调优过滤器。不可调滤波器块使用其块参数指定的滤波器设计随时间独立过滤输入信号的每个通道，因为它们是不可调的，它们的块参数和滤波器响应不能在运行期间改变。这里显示的一组不可调滤波器块位于DSP系统工具箱块库中，用于滤波滤波器设计。
正如我们所看到的，在块库中有许多额外的不可调滤波器设计块。以低通滤波器块为例，我们可以看到修改滤波器类型、通带边缘频率、阻带边缘频率等块参数的选项。通过过滤器类型参数，您可以控制块是否实现IIR或FIR滤波器。
接下来，让我们研究在运行时可调的过滤器块子集。可变带宽FIR和可变带宽IIR块用于低通、高通、带通和带阻滤波器的可调滤波器实现。这两个模块都使您能够在模拟期间调整某些参数，而无需重新设计整个滤波器。每当可调参数被修改时，每个块过滤算法都会重新计算过滤系数。
让我们仔细看看可变带宽FIR块。例如，随着过滤器类型的设置和通过，过滤器中心频率和带宽参数在运行时是可调的。请注意，此块可调参数可以直接从这里显示的对话框中编辑，也可以通过检查此选项通过输入端口编辑块本身。选择输入端口，将额外的输入端口添加到过滤器块。
为了更好地控制信号处理系统中滤波器的可调性，可以考虑实现离散FIR滤波器或反向滤波器块。这两个块都允许在模拟期间调整滤波器系数。以后向滤波器块为例，我们可以注意到从输入端口、对话参数或基本MATLAB工作空间中定义的系统滤波器对象中提供滤波器系数值的选项。
现在，让我们通过一个涉及噪声去除的示例来回顾一下滤波器块的不同应用。首先，让我们考虑添加随机噪声的单频信号的情况。主信号的频率为6千赫兹，采样率为44.1千赫兹。随机噪声在采样频率范围内被添加。
为了隔离主信号，增加了一个IRS带通滤波器块，并用频谱分析仪将其输出与原始信号进行比较。带通滤波器块由IIR脉冲响应实现，阻带和通带频率如图所示。让我们单击View filter response来启动这组过滤器参数的过滤器可视化工具。使用此工具，我们可以分析滤波器的幅值和相位响应、脉冲响应和拉零图以及其他滤波器特性。
让我们运行模拟来查看过滤器的有效性。对比原始未滤波信号的功率谱，我们可以看到带通滤波器保持了原始信号的功率，并衰减了位于指定带宽之外的噪声。不可调带通滤波器块在这种情况下工作得很好，因为我们在开始模拟之前就知道要隔离的信号的频率特性。
现在，让我们考虑第二种情况，即待滤波信号的频率随时间变化。在这种情况下，正弦波块已被替换为chirp块，以输出信号频率从5到8千赫兹的线性扫描，采样率为44.1千赫兹。在啁啾信号中加入了相同的随机噪声源。为了有效地降低啁啾信号中的噪声，我们实现了一个可变带宽IIR块形式的可调谐带通滤波器。
我们将带通滤波器的中心频率设置为从输入端口指定，而不是固定的1.25千赫兹滤波器带宽。设置截止频率Fc由输入端口指定，使其成为一个可调参数，可以在仿真期间修改。为了计算每个时间步长的带通滤波器的中心频率，我们在仿真模型中包含了一个MATLAB函数块，以将一部分MATLAB代码合并到仿真模型中。该块包含一个脚本，用于输出与每个时间设置的信号功率谱最大值相关的频率。使用韦尔奇函数，计算输入信号的功率谱。在索引的最大值是用来输出所需信号的频率。
让我们运行模拟来查看实际的可调过滤器。我们可以看到，在仿真过程中，可变带宽IIR块的中心频率与期望信号的频率密切相关。将原始信号与滤波后的信号在整个采样频率范围内进行比较，我们可以注意到，滤波后的信号，信噪比约为60 DVC，大于原始信噪比约为45 DVC，这意味着噪声降低了。
最后，让我们考虑如何实现由系数值指定设计的可调滤波器，以实现类似的响应。在第三种情况下，将采用由分子和分母系数驱动的可调谐后向滤波器块作为带通滤波器，以减少来自上一个示例中相同gerb信号的噪声。进一步检查向后过滤器，我们可以注意到系数源被设置为输入端口，允许在运行时调整分子和分母过滤器系数。
同样，包含了MATLAB函数块。这次计算每个时间步的可调滤波器块参数。在确定带通滤波器的中心频率后，使用设计程序EQ函数计算带通滤波器的分子和分母系数。滤波器设计函数接受增益、中心频率和带宽的多个输入，我们在上面定义了这些输入。让我们运行模拟来看看反向过滤器的效果。
我们可以从频谱分析仪上看到。背景滤波器块与滤波器系数动态调谐，在每个时间步重新设计滤波器，以有效地跟踪和滤波所需的信号。再看一下信噪比，我们可以注意到，滤波后信号的信噪比约为90 DVC，远远大于原始信号的约45 DVC，这表明噪声降低了。
综上所述，DSP系统工具箱支持FIR和IIR滤波器的一系列可调和可万博1manbetx调滤波器设计。如果事先知道滤波器的响应在运行时不会改变，则可以使用不可调滤波器设计块来设计和实现FIR和IIR滤波器。另一方面，可变带宽FIR和IIR滤波器离散FIR滤波器和反向滤波器块可用于通过滤波器参数和系数在运行时调整滤波器响应。有关使用DSP系统工具箱设计和实现滤波器的更多信息和示例，请访问我们的文档。
