MATLAB巴特沃思滤波器设计：50Hz工频陷波器实现与频谱分析系统

资 源 简 介

本MATLAB项目通过巴特沃思带阻滤波器设计，精准滤除信号中的50Hz工频干扰。系统自动优化滤波器参数，提供时域滤波、频谱分析和频率响应验证功能，适用于生物医学或电力信号处理场景。

详 情 说 明

基于巴特沃思滤波器设计的50Hz工频陷波器实现与频谱分析系统

项目介绍

本项目专注于设计并实现一个高效的50Hz工频陷波器，旨在从受污染的时域信号中精准滤除50Hz工频干扰。核心是应用巴特沃思带阻滤波器设计理论，通过自动计算最优滤波器参数，对输入信号进行处理，并结合频谱分析技术对滤波效果进行全面评估。系统确保了在最大限度保留原始有效信号的前提下，实现对工频噪声的强力抑制。

功能特性

• 自适应滤波器设计：根据指定的阻带中心频率（50Hz）、带宽及采样频率，自动计算巴特沃思带阻滤波器的最优系数。
• 灵活参数配置：支持用户自定义滤波器阶数、阻带宽度等关键参数，以满足不同应用场景下的滤波需求。
• 高效信号处理：对输入的含噪时域信号进行滤波处理，输出纯净信号。
• 全面的频谱分析：提供直观的频谱对比图，展示原始信号频谱、滤波器频率响应以及滤波后信号频谱。
• 量化性能评估：计算并输出滤波器的关键性能指标，如阻带衰减和通带波纹，客观评价滤波效果。

使用方法

1. 准备输入数据：准备包含50Hz工频干扰的时域信号向量或矩阵，并确定信号的采样频率。
2. 设置滤波器参数：根据需求设定阻带中心频率（通常为50Hz）、阻带宽度以及滤波器阶数等参数。
3. 运行主程序：执行主程序，系统将自动完成滤波器设计、信号滤波和频谱分析。
4. 查看输出结果：程序运行后，将生成滤波后的纯净信号、滤波器系数，并显示包含频谱对比图的可视化结果及性能评估报告。

系统要求

• 操作系统：Windows / macOS / Linux
• 软件环境：MATLAB R2018b 或更高版本
• 必要工具箱：Signal Processing Toolbox

文件说明

主程序文件整合了项目的所有核心功能。它负责接收用户设定的信号数据与滤波器参数，进而调用内部函数完成巴特沃思带阻滤波器的系数计算。随后，利用设计的滤波器对原始信号进行滤波处理，生成滤除工频干扰后的时域信号。最后，该文件执行频域分析，绘制包含原始信号频谱、滤波器频响及滤波后信号频谱的对比图，并计算与输出滤波器的关键性能指标，为用户提供完整的处理结果与可视化分析。