dsp.VariableBandwidthFIRFilter

Переменный КИХ-фильтр пропускной способности

Описание

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

Отфильтровать каждый канал входа:

Создайте dsp.VariableBandwidthFIRFilter объект и набор его свойства.
Вызовите объект с аргументами, как будто это была функция.

Чтобы узнать больше, как Системные объекты работают, смотрите то, Что Системные объекты?.

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 создан с использованием метод 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 release функция 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.

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

Введите частоту дискретизации в виде положительной скалярной величины 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` — Порядок фильтра FIR
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 проектировала КИХ-фильтр как один из 'Hann' | 'Hamming' | 'Chebyshev' | 'Kaiser'. Это свойство является ненастраиваемым.

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

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

Зависимости

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

Типы данных: double | single

`Bandwidth` — 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 FilterType свойство к '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 Window свойство к 'Chebyshev'.

Типы данных: double | single

Использование

Синтаксис

y = vbw(x)

Описание

пример

y = vbw(x) фильтрует входной сигнал x использование переменного КИХ пропускной способности фильтрует, чтобы произвести выход 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 в виде вектора или матрицы. 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 выход
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 дискретного времени фильтрует Системный объект
`fvtool`	Визуализируйте частотную характеристику фильтров DSP
`impz`	Импульсная характеристика дискретного времени фильтрует Системный объект
`info`	Информация о Системном объекте фильтра
`coeffs`	Возвращает коэффициенты Системного объекта фильтра в структуре
`cost`	Оцените стоимость реализации Системного объекта 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

свернуть 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 step синтаксис. 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 фильтр lowpass длины 2N+1.

Lowpass к Lowpass

Рассмотрите идеальный фильтр кирпичной стены lowpass с нормированной частотой среза _ωc1. Путем взятия обратного Дискретного преобразования Фурье идеальной частотной характеристики и усечения получившейся последовательности к длине 2N+1, импульсная характеристика:

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

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 частотной характеристики lowpass: _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 ответа lowpass:

_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:

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

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 ответа lowpass, и затем инвертируйте в сосредоточить bandstop ответ в _ω0.

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

Это дает к следующим коэффициентам:

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

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 преобразование от lowpass к lowpass, 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 преобразование от lowpass к lowpass, чтобы пойти от lowpass с сокращением _ωc к lowpass с сокращением β/2, и затем применить преобразование lowpass к полосе пропускания, 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 линейных цифровых фильтров фазы FIR 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

Введенный в R2014a

Документация

dsp.VariableBandwidthFIRFilter

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

SampleRate — Введите частоту дискретизации44100 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

FilterOrder — Порядок фильтра FIR30 (значение по умолчанию) | положительное целое число

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

KaiserWindowParameter — Параметр окна Кайзера0.5 (значение по умолчанию) | действительный скаляр

Зависимости

CutoffFrequency — Отфильтруйте частоту среза512 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

CenterFrequency — Отфильтруйте центральную частоту11025 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Bandwidth — Отфильтруйте пропускную способность7680 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

SidelobeAttenuation — Затухание бокового лепестка окна Чебышева60 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Использование

Синтаксис

Описание

Входные параметры

x — Ввод данных вектор | матрица

Выходные аргументы

y — Filtered выход вектор | матрица

Функции объекта

Характерный для dsp.VariableBandwidthFIRFilter

Характерный для всех системных объектов

Примеры

Проникновение в переменный КИХ-фильтр полосы пропускания пропускной способности

Алгоритмы

КИХ-преобразования

Ссылки

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Функции

Объекты

Блоки

Темы

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` — Порядок фильтра FIR
30 (значение по умолчанию) | положительное целое число

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

`KaiserWindowParameter` — Параметр окна Кайзера
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

`Bandwidth` — 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 выход
вектор | матрица

Характерный для `dsp.VariableBandwidthFIRFilter`

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