rffilter

Создайте объект фильтра RF

Описание

Используйте rffilter объект создать Баттерворта, Чебышева или Инверсию фильтр Чебышева РФ. Фильтр RF является объектом схемы с 2 портами, и можно включать этот объект как элемент схемы.

Для большего количества проекта информация смотрите, Параметры, чтобы Задать Фильтр и Советы по проектированию.

Можно также преобразовать rffilter возразите против lcladder при помощи lcladder объект. LCLad = lcladdder(rffiltobj) где rffilterobj rffilter объект.

Создание

Синтаксис

rffiltobj = rffilter

rffiltobj = rffilter(Name,Value)

Описание

пример

rffiltobj = rffilter создает 2 фильтра портов со свойствами по умолчанию.

пример

rffiltobj = rffilter(Name,Value) свойства наборов с помощью одной или нескольких пар "имя-значение". Например, rffiltobj = rffilter('FilterType','Chebyshev') создает фильтр Чебышева РФ с 2 портами. Можно задать несколько пар "имя-значение". Заключите каждое имя свойства в кавычку.

Свойства

развернуть все

`FilterType` — Отфильтруйте тип
`'Butterworth'` (значение по умолчанию) | `'Chebyshev'` | `'InverseChebyshev'`

Отфильтруйте тип в виде 'Butterworth', 'Chebyshev', или 'InverseChebyshev'.

Пример: 'FilterType','Chebyshev'

Пример: rfobj.FilterType = 'Chebyshev'

Типы данных: char | string

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

Отфильтруйте тип ответа в виде 'Lowpass', 'Highpass', 'Bandpass', или 'Bandstop'. Для получения дополнительной информации см. Частотные характеристики.

Пример: 'ResponseType','Highpass'

Пример: rfobj.ResponseType = 'Highpass'

Типы данных: char | string

`Implementation` Внедрение фильтра
`'LC Tee'` (значение по умолчанию) | `'LC Pi'` | `'Transfer function'`

Отфильтруйте реализацию в виде 'LC Tee', 'LC Pi', или 'Transfer function'.

Пример: 'Implementation','Transfer function'

Пример: rfobj.Implementation = 'Transfer function'

Зависимости

Для 'Inverse Chebyshev' введите фильтр, можно только использовать 'Transfer function' реализация.

Типы данных: char | string

`FilterOrder` — Порядок фильтра
3 (значение по умолчанию) | действительное конечное неотрицательное целое число

Порядок фильтра в виде действительного конечного неотрицательного целого числа. В lowpass или фильтре highpass, порядок задает количество смешанных запоминающих элементов. В полосовом или заграждающем фильтре количество смешанных запоминающих элементов является дважды значением порядка.

Примечание

FilterOrder имеет наивысший приоритет среди всех пар "имя-значение" в создании фильтра. Используя это наборы свойств UseFilterOrder свойство только для чтения к истине.

Пример: 'FilterOrder',4

Пример: rfobj.FilterOrder = 4

Типы данных: double

`PassbandFrequency` — Частота полосы пропускания
скаляр | двухэлементный вектор

Частота полосы пропускания в виде:

Скаляр в герц для lowpass и фильтров highpass.
Двухэлементный вектор в герц для полосовых или заграждающих фильтров.

По умолчанию значениями является 1e9 для фильтра lowpass, 2e9 для фильтра highpass и [2e9 3e9] для полосы пропускания и [[1e9 4e9] для заграждающих фильтров.

Пример: 'PassbandFrequency',[3e6 5e6]

Пример: rfobj.PassbandFrequency = [3e6 5e6]

Типы данных: double

`StopbandFrequency` — Частота полосы задерживания
скаляр | двухэлементный вектор

Частота полосы задерживания в виде:

Скаляр в герц для lowpass и фильтров highpass.
Двухэлементный вектор в герц для полосовых или заграждающих фильтров.

По умолчанию значениями является 2e9 для фильтра lowpass, 1e9 для фильтра highpass, [1.5e9 3.5e9] для полосовых фильтров и [2.1e9 2.9e9] заграждающие фильтры.

Пример: rffilter('ResponseType','lowpass','StopbandFrequency',[3e6 5e6])

Пример: rfobj.StopbandFrequency = [3e6 5e6]

Типы данных: double

`PassbandAttenuation` — Затухание полосы пропускания
`10*log10(2)` (значение по умолчанию) | скаляр

Затухание полосы пропускания в виде скаляра в дБ. Для полосовых фильтров это значение применяется одинаково к обоим ребрам полосы пропускания.

Пример: 'PassbandAttenuation',5

Пример: rfobj.PassbandAttenuation = 5

Типы данных: double

`StopbandAttenuation` — Затухание в полосе задерживания
40 (значение по умолчанию) | скаляр

Затухание в полосе задерживания в виде скаляра в дБ. Для заграждающих фильтров это значение применяется одинаково к обоим ребрам полосы задерживания.

Пример: 'StopbandAttenuation',30

Пример: rfobj.StopbandAttenuation = 30

Типы данных: double

`Zin` — Исходный импеданс
50 (значение по умолчанию) | положительная действительная часть конечный скаляр

Исходный импеданс в виде положительной действительной части конечный скаляр в Омах.

Пример: 'Zin',70

Пример: rfobj.Zin = 70

Типы данных: double

`Zout` — Загрузите импеданс
50 (значение по умолчанию) | положительная действительная часть конечный скаляр

Загрузите импеданс в виде положительной действительной части конечный скаляр в Омах.

Пример: 'Zout',70

Пример: rfobj.Zout = 70

Типы данных: double

`Name` — Имя объекта фильтра RF
`'Filter'` (значение по умолчанию) | вектор символов

Имя объекта фильтра RF в виде вектора символов. Два элемента в той же схеме не могут иметь того же имени. Все имена должны быть допустимыми именами переменных MATLAB^®.

Пример: 'Name','filter1'

Пример: rfobj.Name = 'filter1'

Типы данных: char | string

`NumPorts` — Количество портов
2

Количество портов в виде 2Это свойство доступно только для чтения.

Типы данных: double

`Terminals` — Имена терминалов
`{'p1+','p2+','p1-','p2-'}`

Имена терминалов в виде {'p1 +','p2 + ','p1-','p2-'}. Это свойство доступно только для чтения.

Типы данных: char

`DesignData` — Данные о создании фильтра
структура

Данные о создании фильтра в виде структуры. Это свойство доступно только для чтения. Для получения дополнительной информации смотрите Данные проектирования для Мишени LC и Топологии Пи LC и Данные проектирования для Реализации Передаточной функции.

Типы данных: struct

`UseFilterOrder` — Использование порядка фильтра для создания фильтра
`true` | `false`

Использование порядка фильтра для создания фильтра в виде true или false. Это свойство является только для чтения.

Типы данных: логический

Функции объекта

`groupdelay`	Групповая задержка S-объекта-параметра или объекта фильтра RF или объекта схемы RF Toolbox
`sparameters`	S-объект-параметра
`set`	Установите `rffilter` значения свойства объекта
`zpk`	Преобразует rffilter в представление нулей, полюсов и усиления
`tf`	Преобразовывает rffilter в передаточную функцию
`lcladder`	Лестничный объект LC
`rfplot`	Постройте входной коэффициент отражения и усиление преобразователя соответствия с сетью
`clone`	Создайте копию существующего элемента схемы или объекта схемы
`circuit`	Объект Circuit

Примеры

свернуть все

Фильтр RF по умолчанию

Скрипт Open Live Script

Создайте и просмотрите свойства объекта фильтра RF по умолчанию.

rfobj = rffilter

rfobj = 
  rffilter: Filter element

             FilterType: 'Butterworth'
           ResponseType: 'Lowpass'
         Implementation: 'LC Tee'
            FilterOrder: 3
      PassbandFrequency: 1.0000e+09
    PassbandAttenuation: 3.0103
                    Zin: 50
                   Zout: 50
             DesignData: [1x1 struct]
         UseFilterOrder: 1
                   Name: 'Filter'
               NumPorts: 2
              Terminals: {'p1+'  'p2+'  'p1-'  'p2-'}

rfobj.DesignData

ans = struct with fields:
            FilterOrder: 3
              Inductors: [7.9577e-09 7.9577e-09]
             Capacitors: 6.3662e-12
               Topology: 'lclowpasstee'
      PassbandFrequency: 1.0000e+09
    PassbandAttenuation: 3.0103

S-параметры фильтра полосы пропускания Баттерворта (Тип Реализации Мишени LC)

Скрипт Open Live Script

Создайте объект фильтра полосы пропускания Баттерворта под названием BFCG_162W с частотами полосы пропускания между 950 и 2 200 МГц, частотами полосы задерживания между 770 и 3 000 МГц, затуханием полосы пропускания 3,0 дБ и затуханием в полосе задерживания 40 дБ с помощью 'тип реализации' Мишени LC. Вычислите S-параметры фильтра на уровне 2,1 ГГц.

robj = rffilter('ResponseType','Bandpass','Implementation','LC Tee','PassbandFrequency',[950e6 2200e6],                        ...
    'StopbandFrequency',[770e6 3000e6],'PassbandAttenuation',3,'StopbandAttenuation',40);
robj.Name = 'BFCG_162W'

robj = 
  rffilter: Filter element

             FilterType: 'Butterworth'
           ResponseType: 'Bandpass'
         Implementation: 'LC Tee'
      PassbandFrequency: [950000000 2.2000e+09]
    PassbandAttenuation: 3
      StopbandFrequency: [770000000 3.0000e+09]
    StopbandAttenuation: 40
                    Zin: 50
                   Zout: 50
             DesignData: [1x1 struct]
         UseFilterOrder: 0
                   Name: 'BFCG_162W'
               NumPorts: 2
              Terminals: {'p1+'  'p2+'  'p1-'  'p2-'}

Вычислите S-параметры на уровне 2,1 ГГц.

s = sparameters(robj,2.1e9)

s = 
  sparameters: S-parameters object

       NumPorts: 2
    Frequencies: 2.1000e+09
     Parameters: [2x2 double]
      Impedance: 50

  rfparam(obj,i,j) returns S-parameter Sij

Создайте lcladder объект от rffilter объект. Этот объект lcladder может использоваться в схеме непосредственно и мог также использоваться для параметрического анализа через значения емкости и индуктор.

l = lcladder(robj)

l = 
  lcladder: LC Ladder element

        Topology: 'bandpasstee'
     Inductances: [1x11 double]
    Capacitances: [1x11 double]
            Name: 'lcfilt'
        NumPorts: 2
       Terminals: {'p1+'  'p2+'  'p1-'  'p2-'}

В качестве альтернативы получить доступ к индукторам и конденсаторам непосредственно от использования объекта фильтра:

L = robj.DesignData.Inductors;
C = robj.DesignData.Capacitors;

Групповая задержка Чебышева фильтр Lowpass

Скрипт Open Live Script

Создайте фильтр lowpass Чебышева с частотой полосы пропускания 2 ГГц.

robj = rffilter('FilterType','Chebyshev','PassbandFrequency',2e9);

Установите порядка фильтра на 5 и реализация к LC Pi.

set(robj,'FilterOrder',5,'Implementation','LC Pi');

Вычислите групповую задержку фильтра на уровне 1,9 ГГц.

groupdelay(robj,1.9e9)

ans = 1.4403e-09

Спроектируйте фильтр Баттерворта и определите порядка фильтра

Скрипт Open Live Script

В этом примере показано, как спроектировать Фильтр Баттерворта lowpass с частотой полосы пропускания 3 кГц, частота полосы задерживания 7 кГц, затухание полосы пропускания 2 дБ и затухание в полосе задерживания 60 дБ. Отобразите порядка фильтра такого спроектированного фильтра и определите частоту полосы пропускания на уровне 3,0103 дБ. См. [2] в rffilter объектная страница.

Отфильтруйте параметры

Fp = 3e3;          % Passband frequency, Hz
Ap = 2;            % Passband attenuation, dB
Fs = 7e3;          % Stopband frequency, Hz
As = 60;           % Stopband attenuation, dB

Спроектируйте фильтр

r = rffilter("FilterType","Butterworth","ResponseType","Lowpass","Implementation","Transfer function","PassbandFrequency",Fp,     ...
    "PassbandAttenuation",Ap,"StopbandFrequency",Fs,"StopbandAttenuation",As);

Порядок фильтра спроектированного фильтра

N = r.DesignData.FilterOrder;
sprintf('Calculated filter order is %d',N)

ans = 
'Calculated filter order is 9'

Частота на уровне 3,0103 дБ

F_3dB = r.DesignData.PassbandFrequency/1e3;
sprintf('Frequency at 3.0103 dB is %d kHz',F_3dB)

ans = 
'Frequency at 3.0103 dB is 3.090733e+00 kHz'

Визуализируйте ответ величины

frequencies = linspace(0,2*Fs,1001);
rfplot(r, frequencies)

Figure S-Parameters 21 contains an axes and another object of type uitoolbar. The axes with title s21 vs. Frequency contains an object of type line.

Примечание: использовать rfplot и plot на той же фигуре используют setrfplot. Введите 'help setrfplot'в командном окне для получения информации.

Ссылка

Ларри Д. Парманн, проект и анализ аналоговых фильтров: перспектива обработки сигналов, Kluwer академические издатели

Спроектируйте чебышевский фильтр и определите порядка фильтра

Скрипт Open Live Script

Спроектируйте фильтр Чебышева lowpass с полосовой пульсацией на 0,1 дБ, частотой среза 1 рад/секунда и затуханием на 50 дБ в 1,1 рад/секунда. Отобразите порядка фильтра этого спроектированного фильтра [1].

Задайте параметры

Fp = 1/(2*pi);          % Passband frequency, Hz
Rp = 0.1;               % Ripple in Passband, dB
Fs = 1.1/(2*pi);        % Stopband frequency, Hz
As = 50;                % Stopband attenuation, dB

Спроектируйте фильтр

r = rffilter("FilterType","Chebyshev","ResponseType","Lowpass","Implementation","Transfer function","PassbandFrequency",Fp,     ...
    "PassbandAttenuation",Rp,"StopbandFrequency",Fs,"StopbandAttenuation",As)

r = 
  rffilter: Filter element

             FilterType: 'Chebyshev'
           ResponseType: 'Lowpass'
         Implementation: 'Transfer function'
      PassbandFrequency: 0.1592
    PassbandAttenuation: 0.1000
      StopbandFrequency: 0.1751
    StopbandAttenuation: 50
                    Zin: 50
                   Zout: 50
             DesignData: [1x1 struct]
         UseFilterOrder: 0
                   Name: 'Filter'
               NumPorts: 2
              Terminals: {'p1+'  'p2+'  'p1-'  'p2-'}

Порядок фильтра спроектированного фильтра

N = r.DesignData.FilterOrder;
sprintf('Calculated filter order is %d',N)

ans = 
'Calculated filter order is 19'

Ссылка

G.Ellis, Майкл, анализ фильтра Sr.Electronic и синтез, дом Artech, 1994

Частотная характеристика даже заказывает чебышевский фильтр

Скрипт Open Live Script

Проект даже приказывает, чтобы Чебышев отфильтровал и построил частотную характеристику фильтра.

Частотная характеристика Даже Порядка Чебышевский Фильтр с помощью Реализации Передаточной функции

Проект даже заказывает Чебышевский фильтр заданными параметрами.

Fp = 3e9;          % Passband frequency, GHz
Rp = 10;           % Passband attenuation, dB
Fs = 7e9;          % Stopband frequency, GHz
As = 50;           % Stopband attenuation, dB
rffiltobj = rffilter("FilterType","Chebyshev","ResponseType","Lowpass","Implementation","Transfer function","PassbandFrequency",Fp,...
    "PassbandAttenuation",Rp,"StopbandAttenuation",As, "StopbandFrequency",Fs);

Постройте частотную характеристику даже порядка Чебышевский фильтр с помощью rfplot функция.

rfplot(rffiltobj,linspace(0,7.5e9,1001))

Визуализируйте полосу задерживания и затухание полосы пропускания с помощью plot функция.

hold on;
plot([0 7.5], repmat([-rffiltobj.PassbandAttenuation -rffiltobj.StopbandAttenuation],2,1),'--')

Figure S-Parameters 21 contains an axes and another object of type uitoolbar. The axes with title s21 vs. Frequency contains 3 objects of type line.

Используйте DesignData параметр, чтобы проверить порядок вашего фильтра.

N = rffiltobj.DesignData.FilterOrder;
sprintf('Calculated filter order is %d',N)

ans = 
'Calculated filter order is 4'

Больше о

развернуть все

Данные проектирования для мишени LC и топологии пи LC

Для топологии Мишени или Пи LC, DesignData возвращает индуктор и конденсаторные значения. Кроме того, DesignData включает другие расчетные параметры, относящиеся к типу ответа.

Ответ Lowpass/Highpass: Порядок фильтра, Частота Полосы пропускания, Затухание Полосы пропускания
Полосовой Ответ: Порядок фильтра, Частота Полосы пропускания, Затухание Полосы пропускания, Вспомогательное _(Wx).
Ответ Bandstop: Порядок фильтра, Частота Полосы задерживания, Затухание Полосы пропускания, Вспомогательное _(Wx).

Для bandstop ответа _Wx является корректировкой к первой частоте, на которой прототип lowpass выполняет предписанной bandstop потере. Для полосового ответа _Wx является корректировкой спецификации затухания полосы пропускания, не равного 3 дБ. Для получения дополнительной информации см. [1].

Данные проектирования для реализации передаточной функции

Для реализации передаточной функции, DesignData возвращает учтенные полиномиальные коэффициенты для S-параметров. Эти факторы группируют комплексно-сопряженные условия, чтобы сохранить точность. Все S-параметры имеют общий знаменатель, существующий в Denominator. Условия числителя для _S11, _S22 и _S21 (_S21 = _S12) могут быть оценены с помощью учтенного полинома, существующего в числителях Numerator11, Numerator22, и Numerator21, соответственно.

Например, рассмотрите фильтр lowpass по умолчанию на уровне 1 ГГц. Можно найти данные _S21 на уровне 1 ГГц для фильтра можно следующим образом:

r = rffilter('Implementation','Transfer function');
f = 1e9;
num21 = [polyval(r.DesignData.Numerator21(1,:),1i*2*pi*f) ...
        polyval(r.DesignData.Numerator21(2,:),1i*2*pi*f)];
den = [polyval(r.DesignData.Denominator(1,:),1i*2*pi*f) ...
      polyval(r.DesignData.Denominator(2,:),1i*2*pi*f)];
s21_1GHz = prod(num21./den,2)

s21_1GHz =

  -0.5000 - 0.5000i

В качестве альтернативы можно использовать sparameters функция, чтобы вычислить пример:

S = sparameters(r,1e9);
S.Parameters(2,1)

ans =

  -0.5000 - 0.5000i

Кроме того, DesignData включает другие расчетные параметры, относящиеся к типу ответа для:

Ответ Lowpass/Highpass: Порядок фильтра, Частота Полосы пропускания, Вспомогательная (Полином Numerator21)
Примечание
Частота полосы пропускания на уровне 3 дБ для Фильтра Баттерворта.
Полосовой Ответ: Порядок фильтра, Частота Полосы пропускания, Вспомогательная (_Wx, Полином Numerator21)
Ответ Bandstop: Порядок фильтра, Частота Полосы задерживания, Вспомогательная (_Wx, Полином Numerator21)

Некоторые дополнительные советы по проектированию:

Частотные характеристики

Отфильтруйте тип	Частотная характеристика
Lowpass
Highpass
Полоса пропускания
Bandstop

Параметры, чтобы задать фильтр и советы по проектированию

Эта таблица показывает все параметры, требуемые спроектировать каждый фильтр правильно:

Ссылки

[1] G.Ellis, Майкл, анализ фильтра Sr.Electronic и синтез, дом Artech, 1994

[2] Ларри Д. Парманн, проект и анализ аналоговых фильтров, перспективы обработки сигналов с MATLAB Examples, Kluwer академические издатели, 2001.

Темы

Введенный в R2018b

Документация

rffilter

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

FilterType — Отфильтруйте тип 'Butterworth' (значение по умолчанию) | 'Chebyshev' | 'InverseChebyshev'

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

Implementation Внедрение фильтра 'LC Tee' (значение по умолчанию) | 'LC Pi' | 'Transfer function'

Зависимости

FilterOrder — Порядок фильтра3 (значение по умолчанию) | действительное конечное неотрицательное целое число

PassbandFrequency — Частота полосы пропускания скаляр | двухэлементный вектор

StopbandFrequency — Частота полосы задерживания скаляр | двухэлементный вектор

PassbandAttenuation — Затухание полосы пропускания 10*log10(2) (значение по умолчанию) | скаляр

StopbandAttenuation — Затухание в полосе задерживания40 (значение по умолчанию) | скаляр

Zin — Исходный импеданс50 (значение по умолчанию) | положительная действительная часть конечный скаляр

Zout — Загрузите импеданс50 (значение по умолчанию) | положительная действительная часть конечный скаляр

Name — Имя объекта фильтра RF 'Filter' (значение по умолчанию) | вектор символов

NumPorts — Количество портов2

Terminals — Имена терминалов {'p1+','p2+','p1-','p2-'}

DesignData — Данные о создании фильтра структура

UseFilterOrder — Использование порядка фильтра для создания фильтра true | false

Функции объекта

Примеры

Фильтр RF по умолчанию

S-параметры фильтра полосы пропускания Баттерворта (Тип Реализации Мишени LC)

Групповая задержка Чебышева фильтр Lowpass

Спроектируйте фильтр Баттерворта и определите порядка фильтра

Спроектируйте чебышевский фильтр и определите порядка фильтра

Частотная характеристика даже заказывает чебышевский фильтр

Больше о

Данные проектирования для мишени LC и топологии пи LC

Данные проектирования для реализации передаточной функции

Частотные характеристики

Параметры, чтобы задать фильтр и советы по проектированию

Ссылки

Смотрите также

Темы

Документация RF Toolbox

Поддержка

`FilterType` — Отфильтруйте тип
`'Butterworth'` (значение по умолчанию) | `'Chebyshev'` | `'InverseChebyshev'`

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

`Implementation` Внедрение фильтра
`'LC Tee'` (значение по умолчанию) | `'LC Pi'` | `'Transfer function'`

`FilterOrder` — Порядок фильтра
3 (значение по умолчанию) | действительное конечное неотрицательное целое число

`PassbandFrequency` — Частота полосы пропускания
скаляр | двухэлементный вектор

`StopbandFrequency` — Частота полосы задерживания
скаляр | двухэлементный вектор

`PassbandAttenuation` — Затухание полосы пропускания
`10*log10(2)` (значение по умолчанию) | скаляр

`StopbandAttenuation` — Затухание в полосе задерживания
40 (значение по умолчанию) | скаляр

`Zin` — Исходный импеданс
50 (значение по умолчанию) | положительная действительная часть конечный скаляр

`Zout` — Загрузите импеданс
50 (значение по умолчанию) | положительная действительная часть конечный скаляр

`Name` — Имя объекта фильтра RF
`'Filter'` (значение по умолчанию) | вектор символов

`NumPorts` — Количество портов
2

`Terminals` — Имена терминалов
`{'p1+','p2+','p1-','p2-'}`

`DesignData` — Данные о создании фильтра
структура

`UseFilterOrder` — Использование порядка фильтра для создания фильтра
`true` | `false`