dsp. LowpassFilter
КИХ или БИХ lowpass фильтр
Описание
Объект dsp.LowpassFilter независимо фильтрует каждый канал входа в зависимости от времени с помощью данных спецификаций проекта. Можно установить свойство FilterType dsp.LowpassFilter к 'FIR' или 'IIR' реализовывать объект как КИХ или БИХ lowpass фильтр.
Отфильтровать каждый канал вашего входа:
Создайте объект
dsp.LowpassFilterи 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.
Создание
Синтаксис
LPF = dsp.LowpassFilterLPF = dsp.LowpassFilter(Name,Value)Описание
LPF = dsp.LowpassFilterLPF, с настройками фильтра по умолчанию. Вызов объекта с настройками свойства по умолчанию фильтрует входные данные с частотой полосы пропускания 8 kHz, частотой полосы задерживания 12 kHz, пульсации полосы пропускания дБ 0.1 и затухания полосы задерживания дБ 80.
LPF = dsp.LowpassFilter(Name,Value)Name,Value. Name является именем свойства, и Value является соответствующим значением. Имя должно находиться внутри одинарных кавычек (' '). Можно задать несколько аргументов пары "имя-значение" в любом порядке как Name1,Value1,...,NameN,ValueN.
Свойства
Использование
Для версий ранее, чем R2016b, используйте функцию step, чтобы запустить Систему object™ алгоритм. 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.
Синтаксис
y = LPF(x)Описание
Входные параметры
Выходные аргументы
Функции объекта
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)
Примеры
Импульс и частотная характеристика КИХ и БИХ фильтры Lowpass
Создайте КИХ минимального заказа lowpass фильтр для данных, выбранных на уровне 44,1 кГц. Задайте частоту полосы пропускания 8 кГц, частоту полосы задерживания 12 кГц, пульсацию полосы пропускания 0,1 дБ и затухание полосы задерживания 80 дБ.
Fs = 44.1e3; filtertype = 'FIR'; Fpass = 8e3; Fstop = 12e3; Rp = 0.1; Astop = 80; FIRLPF = dsp.LowpassFilter('SampleRate',Fs, ... 'FilterType',filtertype, ... 'PassbandFrequency',Fpass, ... 'StopbandFrequency',Fstop, ... 'PassbandRipple',Rp, ... 'StopbandAttenuation',Astop);
Разработайте БИХ минимального заказа lowpass фильтр с теми же свойствами как КИХ lowpass фильтр. Измените свойство FilterType клонированного фильтра к IIR.
IIRLPF = clone(FIRLPF);
IIRLPF.FilterType = 'IIR';Постройте импульсный ответ КИХ lowpass фильтр. Коэффициент нулевого порядка задерживается 19 выборками, который равен групповой задержке фильтра. КИХ lowpass фильтр является причинным КИХ-фильтром.
fvtool(FIRLPF,'Analysis','impulse')
Постройте импульсный ответ БИХ lowpass фильтр.
fvtool(IIRLPF,'Analysis','impulse')
Постройте значение и фазовый отклик КИХ lowpass фильтр.
fvtool(FIRLPF,'Analysis','freq')
Постройте значение и фазовый отклик БИХ lowpass фильтр.
fvtool(IIRLPF,'Analysis','freq')
Вычислите стоимость реализации КИХ lowpass фильтр.
cost(FIRLPF)
ans = struct with fields:
NumCoefficients: 39
NumStates: 38
MultiplicationsPerInputSample: 39
AdditionsPerInputSample: 38
Вычислите стоимость реализации БИХ lowpass фильтр. БИХ-фильтр более эффективен, чтобы реализовать, чем КИХ-фильтр.
cost(IIRLPF)
ans = struct with fields:
NumCoefficients: 18
NumStates: 14
MultiplicationsPerInputSample: 18
AdditionsPerInputSample: 14
Вычислите групповую задержку КИХ lowpass фильтр.
grpdelay(FIRLPF)
Вычислите групповую задержку БИХ lowpass фильтр. КИХ-фильтр имеет постоянную групповую задержку (линейная фаза), в то время как ее БИХ-дубликат не делает.
grpdelay(IIRLPF)
Отфильтруйте белый гауссов шумовой сигнал с фильтром Lowpass
Создайте фильтр lowpass со свойствами по умолчанию.
LPF = dsp.LowpassFilter;
Создайте спектр объект анализатора.
hSA = dsp.SpectrumAnalyzer('SampleRate',44.1e3,... 'PlotAsTwoSidedSpectrum',false,'ShowLegend',true,'YLimits',... [-150 30],... 'Title',... 'Input Signal and Output Signal of Lowpass Filter'); hSA.ChannelNames = {'Input','Output'};
Реализуйте step на LPF, чтобы отфильтровать белый Гауссов шумный входной сигнал. Просмотрите сигналы ввода и вывода с помощью спектра анализатор.
for k = 1:100 Input = randn(1024,1); Output = step(LPF,Input); step(hSA,[Input,Output]); end
Отфильтруйте белый гауссов шум
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 шагом (myObject, x).
Настройте БИХ lowpass фильтр. Уровень выборки белого Гауссова шума составляет 44 100 Гц. Частота полосы пропускания фильтра составляет 8 кГц, частота полосы задерживания составляет 12 кГц, пульсация полосы пропускания составляет 0,1 дБ, и затухание полосы задерживания составляет 80 дБ.
Fs = 44.1e3; filtertype = 'IIR'; Fpass = 8e3; Fstop = 12e3; Rp = 0.1; Astop = 80; LPF = dsp.LowpassFilter('SampleRate',Fs,... 'FilterType',filtertype,... 'PassbandFrequency',Fpass,... 'StopbandFrequency',Fstop,... 'PassbandRipple',Rp,... 'StopbandAttenuation',Astop);
Просмотрите ответ значения фильтра lowpass.
fvtool(LPF)
Создайте спектр объект анализатора.
hSA = dsp.SpectrumAnalyzer('SampleRate',44.1e3,... 'PlotAsTwoSidedSpectrum',false,'ShowLegend',true,'YLimits',... [-150 30],... 'Title',... 'Input Signal and Output Signal of IIR Lowpass Filter'); hSA.ChannelNames = {'Input','Output'};
Отфильтруйте белый Гауссов шумный входной сигнал. Просмотрите сигналы ввода и вывода с помощью спектра анализатор.
for k = 1:100 Input = randn(1024,1); Output = LPF(Input); hSA([Input,Output]); end
Измерьте характеристики частотной характеристики фильтра Lowpass
Измерьте характеристики частотной характеристики фильтра lowpass. Создайте Системный объект dsp.LowpassFilter со свойствами по умолчанию. Измерьте характеристики частотной характеристики фильтра.
LPF = dsp.LowpassFilter
LPF =
dsp.LowpassFilter with properties:
FilterType: 'FIR'
DesignForMinimumOrder: true
PassbandFrequency: 8000
StopbandFrequency: 12000
PassbandRipple: 0.1000
StopbandAttenuation: 80
SampleRate: 44100
Show all properties
LPFMeas = measure(LPF)
LPFMeas = Sample Rate : 44.1 kHz Passband Edge : 8 kHz 3-dB Point : 9.1311 kHz 6-dB Point : 9.5723 kHz Stopband Edge : 12 kHz Passband Ripple : 0.08289 dB Stopband Atten. : 81.6141 dB Transition Width : 4 kHz
Алгоритмы
Ссылки
[1] Shpak, D.J., и А. Антонайоу. "Обобщенный метод Remez для проекта КИХ цифровые фильтры". IEEE® Transactions на Схемах и Системах. Издание 37, Выпуск 2, февраль 1990, стр 161–174.
[2] Selesnick, I.W., и К. С. Беррус. "Алгоритмы Exchange, которые дополняют алгоритм Парков-McClellan для КИХ-проекта фильтра линейной фазы". Транзакции IEEE на Схемах и Системах. Издание 44, Выпуск 2, февраль 1997, стр 137–143.