dsp.FilterCascade

Создайте каскад Системных объектов фильтра

расширьте все на странице

Описание

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:

  1. Создайте dsp.FilterCascade объект и набор его свойства.

  2. 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.

Создание

Синтаксис

FC = dsp.FilterCascade
FC = dsp.FilterCascade(filt1,filt2,...,filtn)

Описание

FC = dsp.FilterCascade возвращает Системный объект, FC это имеет одноступенчатое, dsp.FIRFilter Системный объект со свойствами по умолчанию.

пример

FC = dsp.FilterCascade(filt1,filt2,...,filtn) возвращает многоступенчатый Системный объект, 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);

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.

Отфильтруйте этап в виде Системного объекта фильтра, задержите Системный объект или скалярное значение усиления. Чтобы видеть, какие Системные объекты можно добавить в каскад фильтра, используйте:

dsp.FilterCascade.helpSupportedSystemObjects
Можно изменить существующий этап путем изменения связанного свойства. Например: 
FC = dsp.FilterCascade(dsp.FIRFilter,5)

FC = 

  dsp.FilterCascade with properties:

    Stage1: [1×1 dsp.FIRFilter]
    Stage2: 5

K>> FC.Stage2 = dsp.FIRDecimator

FC = 

  dsp.FilterCascade with properties:

    Stage1: [1×1 dsp.FIRFilter]
    Stage2: [1×1 dsp.FIRDecimator]
Чтобы изменить количество этапов в каскаде, используйте addStage и removeStage функции.

Использование

Синтаксис

y = FC(x)

Описание

пример

y = FC(x) входной сигнал фильтров 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.

Входные параметры

развернуть все

Ввод данных в виде вектора или матрицы. Когда вход является матрицей, каждый столбец матрицы представляет независимый канал данных.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного числа: Да

Выходные аргументы

развернуть все

Фильтрованные выходные данные, возвращенные 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

addStageДобавьте этап фильтра, чтобы расположиться каскадом
generateFilteringCodeСгенерируйте код MATLAB для каскада фильтра
getNumStagesПолучите количество этапов в каскаде фильтра
releaseStagesВыпустите заблокированное состояние всех этапов в каскаде
removeStageУдалите этап из каскада фильтра
stepЗапустите алгоритм Системного объекта
releaseВысвободите средства и позвольте изменения в значениях свойств Системного объекта и введите характеристики
resetСбросьте внутренние состояния Системного объекта

Примеры

свернуть все

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 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)

Скрипт Open Live Script

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');

Figure Filter Visualization Tool - Magnitude Response (dB) contains an axes and other objects of type uitoolbar, uimenu. The axes with title Magnitude Response (dB) contains 6 objects of type line. These objects represent CIC Decimator: Quantized, CIC Decimator: Reference, CIC Compensation Decimator: Quantized, CIC Compensation Decimator: Reference, Overall Response: Quantized, Overall Response: Reference.

Скрипт Open Live Script

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)

Figure Filter Visualization Tool - Magnitude Response (dB) contains an axes and other objects of type uitoolbar, uimenu. The axes with title Magnitude Response (dB) contains 2 objects of type line.

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 myDecimator
function 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);

Расширенные возможности

Смотрите также

Объекты

Функции

Введенный в R2014b

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте