MATLAB 中的低通滤波器

本教程将讨论使用 lowpass() 函数在 Matlab 中设计和过滤信号。

在 MATLAB 中使用 lowpass() 函数设计和过滤信号

低通滤波器用于从包含多个频率的信号中滤除低频信号。

例如，如果我们有一个包含两个不同频率信号的信号，我们想要过滤低频信号。我们可以使用低通滤波器来做到这一点，它只允许输入信号中的低频分量并阻止高频信号。

在 MATLAB 中，我们可以使用内置函数 lowpass() 来过滤信号。

我们必须在 lowpass() 函数中传递输入信号、通带频率和输入信号的采样频率。输入信号应该是单或双类型的向量或矩阵。

通带频率应在采样频率的 0 到一半之间。采样率应该是一个正实数标量。

例如，让我们创建一个信号，添加一些随机噪声，然后使用 lowpass() 函数对其进行过滤。请参阅下面的代码。

clc
clear
freqS = 1e3;
time = 0:1/freqS:1;
signal = [1 2]*sin(2*pi*[50 250]'.*time) + randn(size(time))/10;
lowpass(signal,150,freqS)

输出：

蓝色信号是输出中的输入信号，另一个是过滤后的信号。

如上图所示，低频信号被过滤掉了。你还可以检查功率谱图以检查信号被过滤的通带频率。

你可以使用上述代码从音乐信号中过滤高频噪声或音调。你还可以将 lowpass() 函数的输出保存在一个变量中，但你必须单独绘制它。

如果我们不指定任何输出，lowpass() 函数将在同一图上绘制原始信号和滤波后的信号以及它们的频域图。我们可以设置 lowpass() 函数的其他属性，如阻带衰减、低通滤波器陡度和滤波器的脉冲响应类型。

我们还可以使用 lowpass() 函数从时间表中过滤数据。lowpass() 函数过滤时间表中的所有变量以及每个变量内的所有列。

默认情况下，lowpass() 函数将使用任何脉冲响应。尽管如此，我们可以通过传递字符串 fir 或通过使用属性 ImpulseResponse 在 lowpass() 函数中传递字符串 iir 将其更改为有限脉冲响应。

默认陡度值为 0.85，但我们可以使用属性 steepness 将其设置为 0.5 到 1 区间内的任何值。默认阻带衰减为 60，但我们可以使用属性 StopbandAttenuation 以 dB 为单位更改任何正标量。

要更改属性，我们必须通过其名称传递其值，例如 lowpass(....,'StopbandAttenuation', 60)。