基于MATLAB的脑电信号带通滤波器的仿真与比较

张井想++梁雨++许朋

摘 要 脑电信号的频率范围一般在0.5～35Hz。针对脑电信号的频率特性，用MATLAB的信号处理工具箱的函数设计巴特沃斯、切比雪夫和椭圆函数带通滤波器。通过仿真及结果的分析得出更加适合脑电信号软件处理的带通滤波器。

【关键词】脑电信号MATLAB 带通滤波器 仿真

1 引言

脑部疾病长期以来一直威胁着人类的健康，因此对其预防和及时发现在减少脑部疾病危害中极为重要。脑电信号受到工频50Hz信号等噪声及生理信号等干扰，故能够设计一种可以分离出脑电信号的带通滤波器就显得尤为重要。本文从巴特沃斯带通滤波器、切比雪夫带通滤波器和椭圆带通滤波器的MATLAB仿真及结果的分析得出更加适合脑电信号软件编程处理的带通滤波器，从而获取更加纯净的脑电信号。

2 MATLAB简介

MATLAB语言是一种面向工程与科学的计算语言。MATLAB信号处理工具箱提供了设计巴特沃斯、切比雪夫和椭圆函数滤波器等函数，本文利用这些函数，进行了巴特沃斯、切比雪夫和椭圆函数滤波器的程序设计，并通过仿真结果并分析这三种滤波器的优缺点及适用场合。

2.1 巴特沃斯带通滤波器的设计与仿真

2.1.1 butter函数

butter函数是用于设计巴特沃斯的滤波器

[k， l] = butter（n， Wn）；

当Wn = [W1W2]时，它可以设计2n 阶的巴特沃斯带通滤波器，其通带为 W1 < W < W2。

2.1.2 巴特沃斯带通滤波器设计

设计一个巴特沃斯带通滤波器，绘制原始信号、滤波后信号FFT、原始信号FFT和归一化的信噪比图。20Hz和50Hz 正弦波组成原始信号，将噪声 50Hz 的正弦波滤掉，通过函数 butter 设计一组带通滤波器系数，其阶数是2，0.5Hz 到 35Hz的通带频率，采样率 1Kbps。……