Документация

[b,a] = cheby2(n,Rs,Ws) возвращает коэффициенты передаточной функции nth-порядок lowpass цифровой Чебышевский фильтр Типа II с нормированной частотой ребра полосы задерживания Ws и Rs децибелы затухания в полосе задерживания вниз от пикового значения полосы пропускания.

[b,a] = cheby2(n,Rs,Ws,ftype) проектирует lowpass, highpass, полосу пропускания или bandstop Чебышевский фильтр Типа II, в зависимости от значения ftype и число элементов Ws. Получившаяся полоса пропускания и проекты bandstop имеют порядок 2n.

Примечание: Смотрите Ограничения для получения информации о числовых проблемах, которые влияют на формирование передаточной функции.

[z,p,k] = cheby2(___) проектирует lowpass, highpass, полосу пропускания, или bandstop цифровой Чебышевский Тип II фильтрует, и возвращает его нули, полюса и усиление. Этот синтаксис может включать любой из входных параметров в предыдущих синтаксисах.

[A,B,C,D] = cheby2(___) проектирует lowpass, highpass, полосу пропускания, или bandstop цифровой Чебышевский Тип II фильтрует, и возвращает матрицы, которые задают его представление пространства состояний.

[___] = cheby2(___,'s') проектирует lowpass, highpass, полосу пропускания или bandstop аналоговый Чебышевский фильтр Типа II с ребром полосы задерживания угловая частота Ws и Rs децибелы затухания в полосе задерживания.

Примеры

Lowpass передаточная функция типа II Чебышева

Спроектируйте 6-й порядок lowpass фильтр Типа II Чебышева с 40 дБ затухания в полосе задерживания и частотой ребра полосы задерживания 300 Гц, которая, для данных, произведенных на уровне 1 000 Гц, соответствует $0.6 π$ рад/выборка. Постройте его величину и фазовые отклики. Используйте его, чтобы отфильтровать случайный сигнал с 1000 выборками.

[b,a] = cheby2(6,40,0.6);
freqz(b,a)

dataIn = randn(1000,1);
dataOut = filter(b,a,dataIn);

Фильтр типа II Бэндстопа Чебышева

Спроектируйте 6-й порядок заграждающий фильтр Типа II Чебышева с нормированными частотами ребра $0.2 π$ и $0.6 π$ рад/выборка и 50 дБ затухания в полосе задерживания. Постройте его величину и фазовые отклики. Используйте его, чтобы отфильтровать случайные данные.

[b,a] = cheby2(3,50,[0.2 0.6],'stop');
freqz(b,a)

dataIn = randn(1000,1);
dataOut = filter(b,a,dataIn);

Фильтр типа II Хайпэсса Чебышева

Спроектируйте 9-й порядок highpass Чебышевский фильтр Типа II с 20 дБ затухания в полосе задерживания и частотой ребра полосы задерживания 300 Гц, которая, для данных, произведенных на уровне 1 000 Гц, соответствует $0.6 π$ рад/выборка. Постройте величину и фазовые отклики. Преобразуйте нули, полюса и усиление к секциям второго порядка для использования fvtool.

[z,p,k] = cheby2(9,20,300/500,'high');
sos = zp2sos(z,p,k);
fvtool(sos,'Analysis','freq')

Полосовой чебышевский фильтр типа II

Спроектируйте 20-й порядок полосовой фильтр Типа II Чебышева с более низкой частотой полосы задерживания 500 Гц и более высокой частотой полосы задерживания 560 Гц. Задайте затухание в полосе задерживания 40 дБ и частоты дискретизации 1 500 Гц. Используйте представление пространства состояний. Спроектируйте идентичный фильтр с помощью designfilt.

[A,B,C,D] = cheby2(10,40,[500 560]/750);
d = designfilt('bandpassiir','FilterOrder',20, ...
    'StopbandFrequency1',500,'StopbandFrequency2',560, ...
    'StopbandAttenuation',40,'SampleRate',1500);

Преобразуйте представление пространства состояний секциям второго порядка. Визуализируйте частотные характеристики с помощью fvtool.

sos = ss2sos(A,B,C,D);
fvt = fvtool(sos,d,'Fs',1500);
legend(fvt,'cheby2','designfilt')

Сравнение аналогового БИХ фильтры Lowpass

Спроектируйте аналог 5-го порядка Баттерворт фильтр lowpass с частотой среза 2 ГГц. Умножьтесь $2 π$ преобразовывать частоту в радианы в секунду. Вычислите частотную характеристику фильтра в 4 096 точках.

n = 5;
f = 2e9;

[zb,pb,kb] = butter(n,2*pi*f,'s');
[bb,ab] = zp2tf(zb,pb,kb);
[hb,wb] = freqs(bb,ab,4096);

Спроектируйте фильтр Чебышевский Тип 1 5-го порядка с той же частотой ребра и 3 дБ неравномерности в полосе пропускания. Вычислите его частотную характеристику.

[z1,p1,k1] = cheby1(n,3,2*pi*f,'s');
[b1,a1] = zp2tf(z1,p1,k1);
[h1,w1] = freqs(b1,a1,4096);

Спроектируйте 5-й порядок фильтр Типа II Чебышева с той же частотой ребра и 30 дБ затухания в полосе задерживания. Вычислите его частотную характеристику.

[z2,p2,k2] = cheby2(n,30,2*pi*f,'s');
[b2,a2] = zp2tf(z2,p2,k2);
[h2,w2] = freqs(b2,a2,4096);

Спроектируйте 5-й порядок эллиптический фильтр с той же частотой ребра, 3 дБ неравномерности в полосе пропускания и 30 дБ затухания в полосе задерживания. Вычислите его частотную характеристику.

[ze,pe,ke] = ellip(n,3,30,2*pi*f,'s');
[be,ae] = zp2tf(ze,pe,ke);
[he,we] = freqs(be,ae,4096);

Постройте затухание в децибелах. Выразите частоту в гигагерце. Сравните фильтры.

plot(wb/(2e9*pi),mag2db(abs(hb)))
hold on
plot(w1/(2e9*pi),mag2db(abs(h1)))
plot(w2/(2e9*pi),mag2db(abs(h2)))
plot(we/(2e9*pi),mag2db(abs(he)))
axis([0 4 -40 5])
grid
xlabel('Frequency (GHz)')
ylabel('Attenuation (dB)')
legend('butter','cheby1','cheby2','ellip')

У Баттерворта и Чебышевских фильтров Типа II есть плоские полосы пропускания и широкие полосы перехода. Чебышевский Тип I и эллиптические фильтры прокручиваются прочь быстрее, но имеют неравномерность в полосе пропускания. Вход частоты к Чебышевской функции проекта Типа II устанавливает начало полосы задерживания, а не конец полосы пропускания.

Входные параметры

`n` — Порядок фильтра
целочисленный скаляр

Порядок фильтра в виде целочисленного скаляра. Для полосы пропускания и проектов bandstop, n представляет половину порядка фильтра.

Типы данных: double

`Rs` — Затухание в полосе задерживания
положительная скалярная величина

Затухание в полосе задерживания вниз от пикового значения полосы пропускания в виде положительной скалярной величины выражается в децибелах.

Если ваша спецификация, ℓ, находится в линейных модулях, можно преобразовать ее в децибелы с помощью Rs = _{-20 log10}.

Типы данных: double

`Ws` — Частота ребра полосы задерживания
скаляр | двухэлементный вектор

Частота ребра полосы задерживания в виде скаляра или двухэлементного вектора. Частота ребра полосы задерживания является частотой, на которой ответ величины фильтра является –Rs децибелы. Большие значения затухания в полосе задерживания, Rs, приведите к более широким полосам перехода.

Если Ws скаляр, затем cheby2 проектирует lowpass или фильтр highpass с частотой ребра Ws.
Если Ws двухэлементный векторный [w1 w2], где w1 < w2, затем cheby2 проектирует полосовой или заграждающий фильтр с более низкой частотой ребра w1 и более высокая частота ребра w2.
Для цифровых фильтров частоты ребра полосы задерживания должны находиться между 0 и 1, где 1 соответствует уровню Найквиста — половина рад/выборка π или частота дискретизации.
Для аналоговых фильтров частоты ребра полосы задерживания должны быть выражены в радианах в секунду и могут взять любое положительное значение.

Типы данных: double

`ftype` — Отфильтруйте тип
`'low'` | `'bandpass'` | `'high'` | `'stop'`

Отфильтруйте тип в виде одного из следующего:

'low' задает фильтр lowpass с частотой ребра полосы задерживания Ws. 'low' значение по умолчанию для скалярного Ws.
'high' задает фильтр highpass с частотой ребра полосы задерживания Ws.
'bandpass' задает полосовой фильтр порядка 2n если Ws двухэлементный вектор. 'bandpass' значение по умолчанию когда Ws имеет два элемента.
'stop' задает заграждающий фильтр порядка 2n если Ws двухэлементный вектор.

Выходные аргументы

`b,a` — Коэффициенты передаточной функции
векторы-строки

Коэффициенты передаточной функции фильтра, возвращенного как векторы-строки из длины n + 1 для lowpass и фильтров highpass и 2n + 1 для полосовых и заграждающих фильтров.

Для цифровых фильтров передаточная функция выражается в терминах b и a как

$H (z) = \frac{B (z)}{A (z)} = \frac{b (1) + b (2) z^{- 1} + \dots + b (n+1) z^{- n}}{(1) + (2) z^{- 1} + \dots + (n+1) z^{- n}} .$
Для аналоговых фильтров передаточная функция выражается в терминах b и a как

$H (s) = \frac{B (s)}{A (s)} = \frac{b (1) s^{n} + b (2) s^{n - 1} + \dots + b (n+1)}{(1) s^{n} + (2) s^{n - 1} + \dots + (n+1)} .$

Типы данных: double

`z,p,k` — Нули, полюса и усиление
вектор-столбцы, скаляр

Нули, полюса, и усиление фильтра, возвратились как два вектор-столбца длины n (2n для полосы пропускания и проектов bandstop) и скаляр.

Для цифровых фильтров передаточная функция выражается в терминах zP, и k как
$H (z) = k \frac{(1 - z (1) z^{- 1}) (1 - z (2) z^{- 1}) \dots (1 - z (n) z^{- 1})}{(1 - p (1) z^{- 1}) (1 - p (2) z^{- 1}) \dots (1 - pn z^{- 1})} .$
Для аналоговых фильтров передаточная функция выражается в терминах zP, и k как
$H (s) = k \frac{(s - z (1)) (s - z (2)) \dots (s - z (n))}{(s - p (1)) (s - p (2)) \dots (s - pn)} .$

Типы данных: double

`A,B,C,D` — Матрицы пространства состояний
матрицы

Представление пространства состояний фильтра, возвращенного как матрицы. Если m = n для lowpass и проектов highpass и m = 2n для полосовых и заграждающих фильтров, затем A m × m, B m × 1, C 1 × m и D 1 × 1.

Для цифровых фильтров матрицы пространства состояний связывают вектор состояния x, вход u и выход y через

$\begin{matrix} x (k + 1) = A x (k) + B u (k) \\ y (k) = C x (k) + D u (k) . \end{matrix}$
Для аналоговых фильтров матрицы пространства состояний связывают вектор состояния x, вход u и выход y через

$\begin{array}{l} \dot{x} = A x + B u \\ y = C x + D u . \end{array}$

Типы данных: double

Больше о