如何在MATLAB中使用滤波器限制信号中的特定频段？

Question

我想设计在MATLAB一个过滤器，执行以下步骤：

1. 首先，生成在UHF频带的随机数据（例如750兆赫〜800兆赫）
2. 我想准确过滤我数据在790兆赫。

我是MATLAB新手，但是我使用rand生成了随机数据，但我的下一步是什么？

Answer 1

在我们开始之前，我假设这是一个数字滤波器。因此，我假设您需要知道您获取数据的采样频率。现在我们称之为Fs。另外，我们必须确保您的采样频率至少是您的带宽的两倍。在这种情况下，它应该是> 1600 MHz。现在到你的问题：

第1步 - 产生噪声

可以使用加性高斯白噪声生成法（awgn）来为你做的。我使用的是AWGN，因为这是用于模拟通信系统中大多数噪声的良好模型。此在您的信号顶部添加了 AWGN噪声，因此如果您只想要噪声成分，只需指定零作为输入。您需要指定SNR，但您需要事先了解这一点。但是，如果我们想要一个真正有噪声的信号，让我们将SNR指定为0 dB。 AWGN噪声的功率谱密度在所有频率上都是完全平坦的频带。因此，一旦创建了AWGN噪声信号，就可以对噪声进行带通滤波，使其处于750至800 MHz之间。我还选择了AWGN，因为它灵活，您可以随时随地进行带通，因为它具有平坦的功率谱密度。您可以使用butter命令为您的带通滤波器创建分子和分母系数。你叫它像这样：

[b,a] = butter(n, Wn, 'ftype'); 

Wn对我们来说是对应于你想过滤的下限和上限频率的2元向量。这也必须是标准化使得采样频率被指定为1的频率。因此，在归一化范围的下限和上限频率应该如下：

BW = Fs/2; %// Units of MHz 
lower = (750/BW); 
upper = (800/BW); 

'ftype'是要过滤的类型。在这种情况下，您需要带通滤波器，因此请指定'bandpass'作为标志。至于订单n，你必须玩弄。先尝试类似7或9的东西。这完全取决于你的信号的频率分布。

现在您已经确定了，请调用butter函数来获取滤波器系数。

n = 7; 
[b,a] = butter(n, [lower upper], 'bandpass'); 

现在完成了，就像过滤器一样过滤信号。假设x是您通过AWGN生成的信号。你会做它像这样：

numPoints = 1000; %// Need to know number of points before hand 
x = awgn(zeros(numPoints,1), 0); 

现在，过滤你的信号：

outFilter = filter(b, a, x); 

第2步 - 过滤器正好790兆赫

您可以指定一个缺口滤波器滤波你的噪音。我们知道我们希望过滤的频率是790 MHz。因此：

notchFreq = (790/BW); 

我们还需要指定滤波器的带宽。通常情况下，我们设置这个值使Q因子达到35。因此：

bwFilter = notchFreq/35; 

因此，我们构建我们的陷波滤波器像这样，使用二阶IIR陷波滤波器的生成方法

[b2,a2] = iirnotch(notchFreq, bwFilter); 

现在，我们终于器过滤步骤＃1的方法，像这样：

outFinal = filter(b2, a2, outFilter); 

这应该有希望给你你需要的东西。您可能需要稍微调整一下参数，因为我不知道它们是否适用于您的应用程序。信号处理的事情是，你需要不断调整你的参数，直到你的应用程序得到最好的结果。祝你好运！

参考

• http://www.mathworks.com/help/dsp/ref/iirnotch.html
• http://www.mathworks.com/help/comm/ref/awgn.html
• http://www.mathworks.com/help/signal/ref/butter.html