在数字信号处理领域，滤波器设计是一项基础且关键的任务。MATLAB提供了一个强大的工具——FDATool（Filter Design and Analysis Tool），它可以帮助用户轻松设计和分析各种数字滤波器。
本文将带领大家深入了解FDATool，让滤波器设计变得简单而高效。
一、什么是 FDATOOL？
FDATOOL 是 MATLAB 中一款用于滤波器设计和分析的图形用户界面（GUI）工具。
它允许用户以直观的方式设计各种类型的数字滤波器，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
通过 FDATOOL，用户可以轻松地调整滤波器的参数，观察滤波器的频率响应，并进行滤波器的性能评估。
二、如何使用 FDATOOL？
1、打开 FDATOOL
在 MATLAB 命令窗口中输入“fdatool”，即可打开 FDATOOL 工具。
2、选择滤波器类型和参数配置
在 FDATOOL 的界面中，首先需要选择滤波器类型。
FDATOOL 支持的滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器和特殊滤波器等。
根据实际需求选择合适的滤波器类型。
（1）Response Type（滤波器类型选择）
用户可以选择设计低通（Lowpass）、高通（Highpass）、带通（Bandpass）、带阻（Bandstop）等不同类型的滤波器。
例如这里选择：“低通滤波器（Lowpass）”
（2）Design Method（设计方法）
可选择FIR或IIRIIR，且提供了多种滤波器设计方法，包括Butterworth、Chebyshev、Elliptic等IIR滤波器设计方法，以及Equiripple、Least-Squares等FIR滤波器设计方法。
例如这里选择：
“FIR”和“Window”
3、设置滤波器参数
选择滤波器类型后，需要设置滤波器的参数。
主要参数包括滤波器的阶数、截止频率、通带和阻带衰减等。
可以通过手动输入参数值或者使用滑块进行调整。
（1）Filter Order（滤波器阶数设置）
specify order：用户可以指定滤波器的阶数。
minimum order：让FDAtool自动计算最小阶数。
例如这里选择固定阶数：15
（2）Options（滤波器窗函数设置）
这里可选择不同窗函数
窗函数：Kaiser
Beta：0.5
（3）Frequency Specifications（频率和幅度参数设置）
Units：频率单位设置，可选Hz、KHz、MHz、归一化频率(Normalized)等。
Fs：滤波器的采样频率
Fc：截止频率。
Wpass：通带频率下限。
Wstop：通道频率上限。
这里选择低通滤波器时，可以设置Fs = 2000Hz和Fc = 200Hz。
4、观察频率响应
FDAtool可以显示滤波器的幅频响应、相频响应、群延迟等特性。
观察这些图像，可反复调整滤波器参数，直至满足设计要求。
（1）幅度效应（Magnitude Response）
幅度响应显示了滤波器对不同频率信号的衰减程度。
（2）相位响应（Phase Response）
相位响应显示了滤波器对不同频率信号的相位延迟。
（3）幅频响应共图（Magnitude And Phase Responses）
幅度响应和相位响应在一个图中显示。
（4）群时延分析（Group Delay ）
群时延分析显示了滤波器对不同频率信号在时间上的延迟一致性。
（5）相位延迟（Phase Delay）
相位延迟分析显示了滤波器对不同频率信号在相位上的具体延迟量。
（6）冲击响应（Impulse Response）
冲击响应反映了滤波器对单位脉冲信号的输出响应，展示了滤波器在时间域上对瞬间输入的动态特性。
（7）阶跃响应分析（Step Response）
阶跃响应分析显示了滤波器对输入阶跃信号的动态响应特性。
（8）零极点图（Pole/Zero Response）
零极点图呈现了滤波器系统函数的零点和极点在复平面上的分布，揭示了滤波器的频率响应特性和稳定性状况。
3、滤波器导出
设计完成后，FDAtool可以导出滤波器系数到工作区或文件中，以便在后续的编程中使用。
（1）导出为“.m”文件
点击file，然后选择Generate MATLAB Code -> Filter DesignFunction：
修改导出文件名，点击保存：
打开文件可查看滤波器代码。
（2）将滤波器导出到Workspace中
点击File->Export，然后弹出选择窗口。
将Export to选择为Workspace、Export As选择为Object、Variable Names设置为Hd，然后点击Export即可。
点击Export之后会在工作区中出现名称为Hd的df2sos变量。
在命令行窗口中，可输入代码调用Hd变量。