Создайте каскад Системных объектов фильтра
Объект dsp.FilterCascade создает многоступенчатую Систему object™, который позволяет расположиться каскадом Системных объектов фильтра, задержек и скалярных усилений. Этот объект действует подобный функции cascade. Однако функция cascade не поддерживает задержку как этап фильтра.
Можно передать Системный объект dsp.FilterCascade как этап к другому Системному объекту dsp.FilterCascade. Можно также передать Системный объект dsp.FilterCascade как вход к функции cascade.
Когда вы вызываете объект, размер, тип данных, и сложность входного сигнала должна поддерживаться всеми этапами в каскаде фильтра. Этот переменный размер поддержки объектов сигнализирует если этапы в сигналах переменного размера поддержки.
Отфильтровать сигнал с каскадом фильтров:
Создайте объект dsp.FilterCascade и установите его свойства.
Вызовите объект с аргументами, как будто это была функция.
Чтобы узнать больше, как Системные объекты работают, смотрите то, Что Системные объекты? MATLAB.
Также можно сгенерировать функцию MATLAB® от каскадного объекта фильтра и вызвать эту функцию, чтобы отфильтровать сигнал. Сгенерированная функция поддерживает генерацию кода C/C++. Смотрите generateFilteringCode.
FC=dsp.FilterCascadeFC=dsp.FilterCascade(filt1,filt2,...)FC=dsp.FilterCascadeFC. Этот Системный объект имеет одноступенчатое, объект dsp.FIRFilter со свойствами по умолчанию.
FC=dsp.FilterCascade(filt1,filt2,...)FC, с набором первой стадии к filt1, вторыми декорациями и реквизитом к filt2, и так далее. Каждым этапом может быть Системный объект фильтра, Системный объект dsp.FilterCascade, Системный объект dsp.Delay или скалярное значение усиления.
Например,
lpFilt = dsp.LowpassFilter('StopbandFrequency',15000,... 'PassbandFrequency',12000); hpFilt = dsp.HighpassFilter('StopbandFrequency',5000,... 'PassbandFrequency',8000); gain = 2; bpFilt = dsp.FilterCascade(lpFilt,hpFilt,2);
Для версий ранее, чем R2016b, используйте функцию step, чтобы запустить алгоритм Системного объекта. Аргументы к step являются объектом, который вы создали, сопровождаемый аргументами, показанными в этом разделе.
Например, y = step(obj,x) и y = obj(x) выполняют эквивалентные операции.
y=FC(x)y=FC(x)x с помощью каскада фильтра, заданного в FC, и возвращает отфильтрованный выходной параметр, y. Размер, тип данных и сложность входного сигнала должны поддерживаться всеми этапами в каскаде фильтра. Этот переменный размер поддержки объектов сигнализирует если этапы в сигналах переменного размера поддержки.
Чтобы использовать объектную функцию, задайте Системный объект как первый входной параметр. Например, чтобы выпустить системные ресурсы Системного объекта под названием obj, используйте этот синтаксис:
release(obj)
Примечание: Этот пример запускается только в R2016b или позже. Если вы используете более ранний релиз, заменяете каждый вызов функции с эквивалентным синтаксисом step. Например, myObject(x) становится step(myObject,x).
Разработайте полосовой фильтр путем расположения каскадом:
highpass фильтрует с частотой полосы задерживания 5 000 Гц и частотой полосы пропускания 8 000 Гц.
lowpass фильтрует с частотой полосы пропускания 12 000 Гц и частотой полосы задерживания 15 000 Гц.
Визуализируйте частотную характеристику с помощью fvtool.
lpFilt = dsp.LowpassFilter('StopbandFrequency',15000,... 'PassbandFrequency',12000); hpFilt = dsp.HighpassFilter('StopbandFrequency',5000,... 'PassbandFrequency',8000); bpFilt = dsp.FilterCascade(lpFilt,hpFilt); fvtool(bpFilt); legend('Bandpass Filter');
Передайте шумную синусоиду как вход к полосовому фильтру. Вход является суммой трех синусоид с частотами на уровне 3 кГц, 10 кГц и 15 кГц. Частота дискретизации составляет 48 кГц. Просмотрите вход и отфильтрованный вывод на спектре анализатор.
Sine1 = dsp.SineWave('Frequency',3e3,'SampleRate',48e3,'SamplesPerFrame',6000); Sine2 = dsp.SineWave('Frequency',10e3,'SampleRate',48e3,'SamplesPerFrame',6000); Sine3 = dsp.SineWave('Frequency',15e3,'SampleRate',48e3,'SamplesPerFrame',6000); SpecAna = dsp.SpectrumAnalyzer('PlotAsTwoSidedSpectrum',false, ... 'SampleRate',Sine1.SampleRate, ... 'NumInputPorts',2,... 'ShowLegend',true, ... 'YLimits',[-160,60]); SpecAna.ChannelNames = {'Original noisy signal','Filtered signal'}; for i = 1 : 1000 x = Sine1()+Sine2()+Sine3()+0.1.*randn(Sine1.SamplesPerFrame,1); y = bpFilt(x); SpecAna(x,y); end release(SpecAna)
Тоны на уровне 3 кГц и 15 кГц ослабляются, и тон на уровне 10 кГц сохраняется полосовым фильтром.
Создайте CIC decimator. Расположите каскадом decimator с усилением.
cicdecim = dsp.CICDecimator('DecimationFactor', 6, ... 'NumSections', 6); decimcasc = dsp.FilterCascade(cicdecim, 1/gain(cicdecim));
Разработайте компенсацию decimator и расположите каскадом ее с каскадом фильтра, decimcasc.
fs = 16e3; % Sampling frequency of input of compensation decimator fPass = 4e3; % Passband frequency fStop = 4.5e3; % Stopband frequency ciccomp = dsp.CICCompensationDecimator(cicdecim, ... 'DecimationFactor', 2, ... 'PassbandFrequency', fPass, ... 'StopbandFrequency', fStop, ... 'SampleRate', fs); filtchain = dsp.FilterCascade(decimcasc, ciccomp);
Визуализируйте частотную характеристику каскада каскадов.
f = fvtool(decimcasc, ciccomp, filtchain, 'Fs',[fs*6,fs,fs*6],... 'Arithmetic', 'fixed'); legend(f,'CIC Decimator','CIC Compensation Decimator', ... 'Overall Response');
Компенсация CIC decimator имеет свойственное усиление, gain(cicdecim). Путем расположения каскадом с фактором 1/gain(cicdecim) каскад фильтра компенсирует это усиление.
Разработайте 2D этап decimator с шириной перехода на 100 Гц, частотой дискретизации на 2 кГц и затуханием на 60 дБ в полосе задерживания. decimator должен субдискретизировать фактором 4.
decimSpec = fdesign.decimator(4, 'Nyquist', 4, 'Tw,Ast', 100,60,2000); filtCasc = design(decimSpec, 'multistage', 'SystemObject', true);
Проверьте свой проект с помощью fvtool.
info(filtCasc)
ans =
'Discrete-Time Filter Cascade
----------------------------
Number of stages: 2
Stage1: dsp.FIRDecimator
-------
Discrete-Time FIR Multirate Filter (real)
-----------------------------------------
Filter Structure : Direct-Form FIR Polyphase Decimator
Decimation Factor : 2
Polyphase Length : 10
Filter Length : 19
Stable : Yes
Linear Phase : Yes (Type 1)
Arithmetic : double
Stage2: dsp.FIRDecimator
-------
Discrete-Time FIR Multirate Filter (real)
-----------------------------------------
Filter Structure : Direct-Form FIR Polyphase Decimator
Decimation Factor : 2
Polyphase Length : 18
Filter Length : 35
Stable : Yes
Linear Phase : Yes (Type 1)
Arithmetic : double
'
fvtool(filtCasc)
Сгенерируйте код, чтобы отфильтровать данные с помощью этого проекта. Код сохранен в файле под названием stepDecimator.m в текущем каталоге.
generateFilteringCode(filtCasc, 'stepDecimator');Функция stepDecimator создает каскад фильтра и вызывает метод step на каждом этапе.
type stepDecimatorfunction y = stepDecimator(x)
%STEPDECIMATOR Construct filter cascade and process each stage
% MATLAB Code
% Generated by MATLAB(R) 9.6 and DSP System Toolbox 9.8.
% Generated on: 21-Feb-2019 23:17:33
% To generate C/C++ code from this function use the codegen command.
% Type 'help codegen' for more information.
%#codegen
%% Construction
persistent filter1 filter2
if isempty(filter1)
filter1 = dsp.FIRDecimator( ...
'Numerator', [0.0021878514650437845 0 -0.010189095418136306 0 0.031140395225498115 0 -0.082785931644222821 0 0.30979571849010851 0.5 0.30979571849010851 0 -0.082785931644222821 0 0.031140395225498115 0 -0.010189095418136306 0 0.0021878514650437845]);
filter2 = dsp.FIRDecimator( ...
'Numerator', [0.0011555011750488237 0 -0.0027482166351233102 0 0.0057681982289523072 0 -0.010736374060960912 0 0.018592020073668478 0 -0.031093723586671229 0 0.052603914610235683 0 -0.099130756073130377 0 0.31592697826202448 0.5 0.31592697826202448 0 -0.099130756073130377 0 0.052603914610235683 0 -0.031093723586671229 0 0.018592020073668478 0 -0.010736374060960912 0 0.0057681982289523072 0 -0.0027482166351233102 0 0.0011555011750488237]);
end
%% Process
y1 = filter1( x );
y = filter2( y1);