Создайте каскад Системных объектов фильтра
dsp.FilterCascade объект создает многоступенчатую Систему object™, который позволяет расположиться каскадом Системных объектов фильтра, задержек и скалярных усилений. Этот объект действует похожий на cascade функция. Однако cascade функция не поддерживает задержку как этап фильтра.
Можно передать dsp.FilterCascade Системный объект как этап к другому dsp.FilterCascade Системный объект. Можно также передать dsp.FilterCascade Системный объект как вход к cascade функция.
Когда вы вызываете объект, размер, тип данных, и сложность входного сигнала должна поддерживаться всеми этапами в каскаде фильтра. Этот переменный размер поддержки объектов сигнализирует, подготавливает ли фильтр в сигналах переменного размера поддержки объектов.
Отфильтровать сигнал с каскадом фильтров:
Создайте dsp.FilterCascade 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?.
В качестве альтернативы можно сгенерировать функцию MATLAB® от каскадного объекта фильтра и вызвать эту функцию, чтобы отфильтровать сигнал. Сгенерированная функция поддерживает генерацию кода C/C++. Для получения дополнительной информации смотрите generateFilteringCode функция.
FC = dsp.FilterCascadeFC это имеет одноступенчатое, dsp.FIRFilter Системный объект со свойствами по умолчанию.
FC = dsp.FilterCascade(filt1,filt2,...,filtn)FC, с набором первой стадии к filt1, вторые декорации и реквизит к filt2, и так далее. Каждым этапом может быть Системный объект фильтра, dsp.FilterCascade Системный объект, dsp.Delay Системный объект или скалярное значение усиления.
Например, создайте каскад фильтра, который включает фильтр lowpass, фильтр highpass и этап усиления.
lpFilt = dsp.LowpassFilter('StopbandFrequency',15000,... 'PassbandFrequency',12000); hpFilt = dsp.HighpassFilter('StopbandFrequency',5000,... 'PassbandFrequency',8000); gain = 2; bpFilt = dsp.FilterCascade(lpFilt,hpFilt,2);
y = FC(x)x при помощи каскада фильтра, заданного в FC и возвращается, отфильтровал выход y. Размер, тип данных и сложность входного сигнала должны поддерживаться всеми этапами в каскаде фильтра. Этот переменный размер поддержки объектов сигнализирует, подготавливает ли фильтр в сигналах переменного размера поддержки объектов.
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 step синтаксис. Например, myObject(x) становится step(myObject,x).
Спроектируйте полосовой фильтр путем расположения каскадом:
highpass фильтрует с частотой полосы задерживания 5 000 Гц и частотой полосы пропускания 8 000 Гц
Фильтр lowpass 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 выход на спектре анализатор.
Тоны на уровне 3 кГц и 15 кГц ослабляются, и тон на уровне 10 кГц сохраняется полосовым фильтром.
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)
Создайте CIC decimator. Расположите каскадом decimator с усилением.
cicdecim = dsp.CICDecimator('DecimationFactor',6,... 'NumSections',6); decimcasc = dsp.FilterCascade(cicdecim,1/gain(cicdecim));
Спроектируйте компенсацию decimator и расположите каскадом ее с каскадом фильтра, decimcasc. Эта операция вкладывает dsp.FilterCascade возразите как этап в другом каскаде фильтра. Компенсация CIC decimator имеет свойственное усиление, gain(cicdecim). Фактор 1/gain(cicdecim) от каскада децимирующего фильтра, decimcasc, компенсирует усиление фильтра компенсации.
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');
Спроектируйте 2D этап decimator с шириной перехода на 100 Гц, частотой дискретизации на 2 кГц и затуханием на 60 дБ в полосе задерживания. decimator должен проредить на коэффициент 4.
decimSpec = fdesign.decimator(4,'Nyquist',4,'Tw,Ast',100,60,2000); filtCasc = design(decimSpec,'multistage','SystemObject',true);
Проверьте свой проект при помощи 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. Вы не можете сгенерировать код C/C++ от dsp.FilterCascade возразите непосредственно, но можно сгенерировать код C/C++ от сгенерированной функции. Функция задает этапы фильтра и вызывает их в последовательности. Функция сохранена в файле, названном myDecimator.m в текущем каталоге.
generateFilteringCode(filtCasc,'myDecimator');myDecimator функция создает каскад фильтра и вызывает каждый объект этапа в свою очередь.
type myDecimatorfunction y = myDecimator(x)
%MYDECIMATOR Construct filter cascade and process each stage
% MATLAB Code
% Generated by MATLAB(R) 9.10 and DSP System Toolbox 9.12.
% Generated on: 21-Apr-2021 05:18:31
% 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);