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matlab - 如何使用 MATLAB 正确进行频率带通滤波器？

问题描述

我对 matlab 和信号处理还很陌生，但我正在做一个项目，但我被卡住了。我的目标是做一个带通快速傅里叶变换 (FFT) 滤波器，其截止频率为真实信号的 0.5 Hz 和 3 Hz。我的输入信号是一个 405Hz 采样的信号，大约有 35000 个样本。我的实现如下所示：

%ZFiltered = My signal 
filtered = bandpass(fft(zFiltered), [0.5 3], sampling_frequency);
res = ifft(filtered);

subplot(2,1,1)
plot(zFiltered)

subplot(2,1,2)
plot(abs(res))

我的问题是：为什么我会得到一个包含虚部的信号？为什么会这样？

标签： matlabsignal-processingfft

解决方案

我不清楚你的目标；这是您的问题暗示的三种不同方法

  1. 当您的代码尝试执行此操作时，使用带通滤波器过滤您的原始信号
  2. 使用fftandifft函数过滤原始信号
  3. filter计算与函数一起使用时将充当带通滤波器的数字滤波器的系数

方法一bandpass：用函数过滤

参考bandpass文档，您将使用原始信号并指定滤波器频带和采样频率，如下所示：

filtered_signal = bandpass(zFiltered,[freq_low freq_high],sample_freq);
plot(zFiltered); hold on;
plot(filtered_signal);

其中输入是

  • zFiltered：原始（未过滤的信号）
  • freq_low=0.5：带通范围的最低频率（Hz）`
  • freq_high=3：带通范围的最高频率（Hz）
  • sample_freq=405: 以赫兹为单位的采样频率

您使用数字快速傅立叶变换函数的方法fft会产生复杂的结果，因为您正在查看由变换计算的实际分量（根据定义，这些分量具有实部和虚部）。您可以使用以下方法计算信号的功率：

P = abs(res/n).^2;

它为您提供了傅里叶变换中表示的每个频率的信号功率（有关更多信息，请参见此处fft的函数文档）。

方法2fft ifft ：用函数过滤

使用傅里叶变换和傅里叶逆变换功能对信号进行滤波。这里的步骤是用来fft让信号进入频域。将要过滤的元素设置为零，然后应用傅里叶逆变换 ( ifft) 以获得过滤后的信号。每个分量代表一个给定的离散频率，范围在 0Hz 和F_s/2对信号有贡献的范围内。将要抑制的 FFT 组件设置为 zoro 并应用ifft以获取滤波器信号。有关这些函数的信息以及在频域中处理信号的一些复杂性，请参阅fft 文档和ifft 文档。

方法 3：使用标准差分方程的系数进行过滤

计算数字带通滤波器的系数。这种方法计算标准差分方程的系数（向量A和）（详见文档）。执行此操作的函数的一个示例是给出表示给定频率的巴特沃斯滤波器的系数。您还可以查看该功能以获取更多选项。Bfilterbutterdesignfilt

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