dsp. VariableBandwidthFIRFilter

Переменный КИХ-фильтр пропускной способности

Описание

Объект dsp.VariableBandwidthFIRFilter фильтрует каждый канал входа с помощью КИХ-реализаций фильтра. Это делает так при наличии возможности настройки пропускной способности.

Отфильтровать каждый канал входа:

Создайте объект dsp.VariableBandwidthFIRFilter 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.

Создание

Синтаксис

vbw = dsp.VariableBandwidthFIRFilter

vbw = dsp.VariableBandwidthFIRFilter(Name,Value)

Описание

vbw = dsp.VariableBandwidthFIRFilter возвращает Систему object™, vbw, который независимо фильтрует каждый канал входа по последовательным вызовам объекта. Частота среза фильтра может быть настроена во время операции фильтрации. Переменный КИХ-фильтр пропускной способности разработан с помощью метода окна.

пример

vbw = dsp.VariableBandwidthFIRFilter(Name,Value) возвращается переменный КИХ пропускной способности фильтруют Системный объект, vbw, с каждым набором свойств к заданному значению. Можно задать дополнительные аргументы пары "имя-значение" в любом порядке как (Name1,Value1,...,NameN,ValueN).

Свойства

развернуть все

Если в противном случае не обозначено, свойства являются ненастраиваемыми, что означает, что вы не можете изменить их значения после вызова объекта. Объекты блокируют, когда вы вызываете их, и функция release разблокировала их.

Если свойство является настраиваемым, можно изменить его значение в любое время.

Для получения дополнительной информации об изменении значений свойств смотрите Разработку системы в MATLAB Используя Системные объекты (MATLAB).

`SampleRate` — Введите частоту дискретизации
`44100` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Введите частоту дискретизации, заданную как положительная скалярная величина в Гц. Это свойство является ненастраиваемым.

Типы данных: double | single

`FilterType` — Отфильтруйте тип
`'Lowpass'` (значение по умолчанию) | `'Highpass'` | `'Bandpass'` | `'Bandstop'`

Задайте тип фильтра как один из 'Lowpass' | 'Highpass' | 'Bandpass' | 'Bandstop'. Это свойство является ненастраиваемым.

`FilterOrder` — КИХ-порядок фильтра
`30` (значение по умолчанию) | положительное целое число

Задайте порядок КИХ-фильтра как положительный целочисленный скаляр. Это свойство является ненастраиваемым.

Типы данных: double | single

`Window` — Функция окна
`'Hann'` (значение по умолчанию) | `'Hamming'` | `'Chebyshev'` | `'Kaiser'`

Укажите, что функция окна раньше разрабатывала КИХ-фильтр как один из 'Hann' | 'Hamming' | 'Chebyshev' | 'Kaiser'. Это свойство является ненастраиваемым.

Параметр окна `KaiserWindowParameter` — Kaiser
`0.5` (значение по умолчанию) | действительный скаляр

Задайте параметр окна Kaiser как действительный скаляр. Это свойство является ненастраиваемым.

Зависимости

Это свойство применяется, когда вы устанавливаете свойство 'Window' на 'Kaiser'.

Типы данных: double | single

`CutoffFrequency` — Отфильтруйте частоту среза
`512` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Задайте частоту среза фильтра в Гц как действительное, положительная скалярная величина, меньшая, чем SampleRate/2.

Настраиваемый: да

Зависимости

Это свойство применяется, если вы устанавливаете свойство FilterType на 'Lowpass' или 'Highpass'.

Типы данных: double | single

`CenterFrequency` — Отфильтруйте центральную частоту
`11025` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Задайте частоту центра фильтра в Гц как действительное, положительная скалярная величина, меньшая, чем SampleRate/2.

Настраиваемый: да

Зависимости

Это свойство применяется, когда вы устанавливаете свойство FilterType на 'Bandpass' или 'Bandstop'.

Типы данных: double | single

`Пропускная способность` Отфильтруйте пропускную способность
`7680` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Задайте пропускную способность фильтра в Герц как действительное, положительная скалярная величина, меньшая, чем SampleRate/2.

Настраиваемый: да

Зависимости

Это свойство применяется, если вы устанавливаете свойство FilterType на 'Bandpass' или 'Bandstop'.

Типы данных: double | single

`SidelobeAttenuation` — Затухание бокового лепестка окна Чебышева
`60` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Задайте затухание Окна Чебышева как действительное, положительную скалярную величину в децибелах (дБ). Это свойство является ненастраиваемым.

Зависимости

Это свойство применяется, если вы устанавливаете свойство Window на 'Chebyshev'.

Типы данных: double | single

Использование

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.

Синтаксис

y = vbw(x)

Описание

пример

y = vbw(x) фильтрует входной сигнал x с помощью переменного КИХ-фильтра пропускной способности, чтобы произвести вывод y. Переменный КИХ-объект фильтра пропускной способности работает с каждым каналом, что означает, что объект фильтрует каждый столбец входного сигнала независимо по последовательным вызовам алгоритма.

Входные параметры

развернуть все

`x` Ввод данных
вектор | матрица

Ввод данных, заданный как вектор или матрица. Этот объект также принимает входные параметры переменного размера. Если объект заблокирован, можно изменить размер каждого входного канала, но вы не можете изменить количество каналов.

Типы данных: double | single
Поддержка комплексного числа: Да

Выходные аргументы

развернуть все

`y` — Filtered вывод
вектор | матрица

Фильтрованный выходной параметр, возвращенный как вектор или матрица. Размер, тип данных и сложность соответствий выходного сигнала тот из входного сигнала.

Типы данных: double | single
Поддержка комплексного числа: Да

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)

развернуть все

Характерный для dsp.VariableBandwidthFIRFilter

`freqz`	Частотная характеристика фильтра
`fvtool`	Визуализируйте частотную характеристику фильтров DSP
`impz`	Импульсный ответ дискретного времени фильтрует Системный объект
`info`	Информация о Системном объекте фильтра
`coeffs`	Отфильтруйте коэффициенты
`cost`	Оценка стоится за реализацию Системных объектов фильтра
`grpdelay`	Ответ групповой задержки дискретного времени фильтрует Системный объект

Характерный для всех системных объектов

`step`	Запустите алгоритм Системного объекта
`release`	Высвободите средства и позвольте изменения в значениях свойств Системного объекта и введите характеристики
`reset`	Сбросьте внутренние состояния Системного объекта

Примеры

развернуть все

Проникновение в переменный КИХ-фильтр полосы пропускания пропускной способности

Открыть скрипт

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).

Этот пример показывает вам, как настроить центральную частоту и пропускную способность КИХ-фильтра.

Fs = 44100; % Input sample rate
% Define a bandpass variable bandwidth FIR filter:
vbw = dsp.VariableBandwidthFIRFilter('FilterType','Bandpass',...
    'FilterOrder',100,...
    'SampleRate',Fs,...
    'CenterFrequency',1e4,...
    'Bandwidth',4e3);
tfe = dsp.TransferFunctionEstimator('FrequencyRange','onesided');
aplot = dsp.ArrayPlot('PlotType','Line',...
    'XOffset',0,...
    'YLimits',[-120 5], ...
    'SampleIncrement', 44100/1024,...
    'YLabel','Frequency Response (dB)',...
    'XLabel','Frequency (Hz)',...
    'Title','System Transfer Function');
FrameLength = 1024;
sine = dsp.SineWave('SamplesPerFrame',FrameLength);
for i=1:500
    % Generate input
    x = sine() + randn(FrameLength,1);
    % Pass input through the filter
    y = vbw(x);
    % Transfer function estimation
    h = tfe(x,y);
    % Plot transfer function
    aplot(20*log10(abs(h)))
    % Tune bandwidth and center frequency of the FIR filter
    if (i==250)
        vbw.CenterFrequency = 5000;
        vbw.Bandwidth = 2000;
    end
end

Алгоритмы

развернуть все

КИХ-преобразования

Все преобразования принимают lowpass фильтр длины 2N+1.

Lowpass к Lowpass

Считайте идеал lowpass фильтром кирпичной стены с нормированной частотой среза _ωc1. Путем взятия обратного Дискретного преобразования Фурье идеальной частотной характеристики и усечения получившейся последовательности к длине 2N+1, импульсный ответ:

$\begin{array}{l} f o r n = 0 \\ h_{L P} (n) = \frac{ω_{c}}{π} . w (0) \\ f o r 1 \leq |n | \leq N \\ h_{L P} (n) = \frac{\sin (ω_{c} n)}{π n} . w (n) \end{array}$

где w (n) является вектором окна. Коэффициенты фильтра lowpass настраиваются на новую частоту среза _ωc2 можно следующим образом:

$\begin{array}{l} f o r n = 0 \\ h_{L P} (n) = \frac{ω_{c 2}}{π} . ω (0) \\ f o r 1 \leq | n | \leq N \\ h_{L P} (n) = \frac{\sin (ω_{c 2} n)}{π n} . ω (n) \end{array}$

Нет никакой потребности повторно вычислить окно каждый раз, когда вы настраиваете частоту среза.

Lowpass к Highpass

Принимая фильтр lowpass с нормированной частотой среза на 6 дБ _ωc, фильтр highpass с той же частотой среза может быть получен путем взятия дополнительной из lowpass частотной характеристики: _HHP ^(ejω) = 1 — _HLP ^(ejω)

Беря обратное дискретное преобразование Фурье вышеупомянутого ответа, мы получаем следующие коэффициенты фильтра highpass:

$\begin{array}{l} f o r n = 0 \\ h_{h p} (n) = 1 - h_{L P} (n) \\ f o r 1 \leq | n | \leq N \\ h_{h p} (n) = - h_{L P} (n) \end{array}$

Lowpass к полосе пропускания

Полоса пропускания, отфильтрованная сосредоточенный на частоте _ω0, может быть получена путем перемещения lowpass ответа:

_HBP ^(ejω) = _HLP (^{ej _(ω–ω0)}) + _HLP (^{ej _(ω–ω0)})

Пропускная способность получившегося полосового фильтра _2ωc, как измерено между двумя частотами среза полосового фильтра. Эквивалентные коэффициенты полосового фильтра затем:

$\begin{array}{l} h_{B P} (n) = (e^{j ω_{0} n} + e^{- j ω_{0} n}) h_{L P} (n) \\ который может быть записан как: \\ h_{B P} (n) = 2 потому что (ω_{0} n) h_{L P} (n) \end{array}$

Lowpass к Bandstop

Мы можем преобразовать фильтр lowpass к заграждающему фильтру путем объединения highpass и полосовых преобразований. Таким образом, сначала сделайте полосу пропускания фильтра путем перемещения lowpass ответа, и затем инвертируйте в сосредоточить bandstop ответ в _ω0.

_HBS ^(ejω) = 1 – (_HLP (^{ej _(ω–ω0)}) + _HLP (^{ej (ω _+ω0)}))

Это приводит к следующим коэффициентам:

$\begin{array}{l} f o r n = 0 \\ h_{B S} (n) = 1 - 2 потому что (ω_{0} n) h_{L P} (n) \\ f o r 1 \leq | n | \leq N \\ h_{B S} (n) = - 2 потому что (ω_{0} n) h_{L P} (n) \end{array}$

Обобщенное преобразование

Преобразования, подсвеченные выше, могут быть объединены, чтобы преобразовать фильтр lowpass к lowpass, highpass, полосовой или заграждающий фильтр с произвольными сокращениями.

Например, чтобы преобразовать фильтр lowpass с сокращением _ωc1 к highpass с сокращением _ωc2, вы сначала применяете lowpass-to-lowpass преобразование, чтобы получить фильтр lowpass с сокращением _ωc2, и затем применить lowpass-to-highpass преобразование, чтобы получить highpass с сокращением _ωc2.

Чтобы получить полосовой фильтр с центральной частотой _ω0 и пропускная способность β, мы сначала применяем lowpass-to-lowpass преобразование, чтобы пойти от lowpass с сокращением _ωc к lowpass с сокращением β/2, и затем применить lowpass к полосе пропускания преобразование, чтобы получить желаемый полосовой фильтр. Тот же подход может быть применен к заграждающему фильтру.

Ссылки

[1] Jarske, P., И. Неуво и С. К. Митра, "Простой подход к проекту линейной фазы FIR цифровые фильтры с переменными характеристиками". Обработка сигналов. Издание 14, Выпуск 4, июнь 1988, стр 313-326.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Указания и ограничения по применению:

Смотрите системные объекты в Генерации кода MATLAB (MATLAB Coder).

Смотрите также

Документация

dsp. VariableBandwidthFIRFilter

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

SampleRate — Введите частоту дискретизации 44100 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

FilterType — Отфильтруйте тип 'Lowpass' (значение по умолчанию) | 'Highpass' | 'Bandpass' | 'Bandstop'

FilterOrder — КИХ-порядок фильтра 30 (значение по умолчанию) | положительное целое число

Window — Функция окна 'Hann' (значение по умолчанию) | 'Hamming' | 'Chebyshev' | 'Kaiser'

Параметр окна KaiserWindowParameter — Kaiser 0.5 (значение по умолчанию) | действительный скаляр

Зависимости

CutoffFrequency — Отфильтруйте частоту среза 512 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

CenterFrequency — Отфильтруйте центральную частоту 11025 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Пропускная способность Отфильтруйте пропускную способность 7680 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

SidelobeAttenuation — Затухание бокового лепестка окна Чебышева 60 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Использование

Синтаксис

Описание

Входные параметры

x Ввод данных вектор | матрица

Выходные аргументы

y — Filtered вывод вектор | матрица

Функции объекта

Примеры

Проникновение в переменный КИХ-фильтр полосы пропускания пропускной способности

Алгоритмы

КИХ-преобразования

Lowpass к Lowpass

Lowpass к Highpass

Lowpass к полосе пропускания

Lowpass к Bandstop

Обобщенное преобразование

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Смотрите также

Функции

Системные объекты

Блоки

Темы

Введенный в R2014a

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

`SampleRate` — Введите частоту дискретизации
`44100` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`FilterType` — Отфильтруйте тип
`'Lowpass'` (значение по умолчанию) | `'Highpass'` | `'Bandpass'` | `'Bandstop'`

`FilterOrder` — КИХ-порядок фильтра
`30` (значение по умолчанию) | положительное целое число

`Window` — Функция окна
`'Hann'` (значение по умолчанию) | `'Hamming'` | `'Chebyshev'` | `'Kaiser'`

Параметр окна `KaiserWindowParameter` — Kaiser
`0.5` (значение по умолчанию) | действительный скаляр

`CutoffFrequency` — Отфильтруйте частоту среза
`512` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`CenterFrequency` — Отфильтруйте центральную частоту
`11025` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Пропускная способность` Отфильтруйте пропускную способность
`7680` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`SidelobeAttenuation` — Затухание бокового лепестка окна Чебышева
`60` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`x` Ввод данных
вектор | матрица

`y` — Filtered вывод
вектор | матрица

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.