Полнополосный дифференцирующий фильтр прямой формы FIR
Проекты фильтрации/фильтрации
dspfdesign
Блок дифференцирующего фильтра применяет к входному сигналу полнополосный дифференцирующий фильтр для дифференцирования всех его частотных компонентов. Блок использует конструкцию эквриппл-фильтра FIR для проектирования фильтра дифференциатора. Идеальной частотной характеристикой дифференциатора является jλ −π≤ω≤π .
Можно создать фильтр с минимальным или заданным порядком.
Входной сигнал может быть вектором или матрицей столбца с реальными или комплексными значениями. Если входной сигнал является матрицей, каждый столбец матрицы обрабатывается как независимый канал.
Этот блок поддерживает ввод переменного размера, позволяя изменять длину канала во время моделирования. Свойства выходного порта, такие как тип данных, сложность и размер, идентичны свойствам входного порта. Блок поддерживает операции с фиксированной точкой.
Этот блок также поддерживает генерацию кода SIMD. Дополнительные сведения см. в разделе Создание кода.
Если этот флажок установлен, блок проектирует фильтр с минимальным порядком, причем пульсация полосы доступа указана в поле «Максимальная пульсация полосы доступа (дБ)». При снятии этого флажка укажите порядок фильтра в разделе Порядок фильтра.
По умолчанию этот флажок установлен.
Порядок фильтра дифференциатора, заданный как нечетное положительное скалярное целое число. Порядок фильтра можно указать только в том случае, если флажок Фильтр минимального порядка проекта (Design minimum order filter) не установлен. Значение по умолчанию: 31.
Максимальная пульсация отклика фильтра в полосе пропускания, заданная как действительный положительный скаляр в дБ. Значение по умолчанию: 0.1.
Если этот флажок установлен, коэффициенты фильтра масштабируются для сохранения входного динамического диапазона. По умолчанию этот флажок не установлен.
Открывает инструмент визуализации фильтра (fvtool) и отображает величину и фазовую характеристику блока фильтра дифференциатора. Ответ основан на параметрах диалогового окна блока. Изменения, внесенные в эти параметры, обновляют FVTool.
Чтобы обновить отклик величины во время выполнения команды FVTool, измените параметры диалогового окна и нажмите кнопку «Применить».
Тип выполняемого моделирования. Для этого параметра можно установить значение:
Interpreted execution (по умолчанию)
Моделирование модели с помощью интерпретатора MATLAB ®. Этот параметр сокращает время запуска и имеет более высокую скорость моделирования, чем Code generation.
Code generation
Моделирование модели с использованием сгенерированного кода C. При первом запуске моделирования Simulink ® генерирует код C для блока. Код C используется повторно для последующего моделирования, если модель не изменяется. Этот параметр требует дополнительного времени запуска, но обеспечивает более быстрое последующее моделирование.
Метод округления для выходных операций с фиксированной точкой. Методы округления: Ceiling, Convergent, Floor, Nearest, Round, Simplest, и Zero. Значение по умолчанию: Floor.
Тип данных коэффициентов с фиксированной точкой, указанный как один из следующих:
fixdt(1,16) (по умолчанию) - подписанный тип данных длины слова с фиксированной точкой 16, с двоичным масштабированием точек. Блок автоматически определяет длину дроби из значений коэффициентов так, чтобы коэффициенты занимали максимальный представимый диапазон без переполнения.
fixdt(1,16,0) - Подписанный тип данных с фиксированной точкой длины слова 16 и длина фракции 0. Можно изменить длину дроби на любое другое целое значение.
<data type expression> - Укажите тип данных с помощью выражения, которое вычисляет объект типа данных, например числовой тип (fixdt([ ],16, 15)). Укажите режим знака этого типа данных как [ ] или true.
Refresh Data Type - Обновить до типа данных по умолчанию.
Нажмите кнопку Show data type assistant (Показать ассистент по типу данных
), чтобы отобразить ассистент по типу данных, который помогает задать входной параметр рабочей области.
Дополнительные сведения см. в разделе Определение типов данных с помощью помощника по типам данных (Simulink).
Длина слова на выходе равна длине слова на входе. Длина доли выходного сигнала вычисляется таким образом, что весь динамический диапазон выходного сигнала может быть представлен без переполнения. Дополнительные сведения о том, как блок вычисляет длину дроби, см. в разделе Правила точности с фиксированной точкой для предотвращения переполнения в фильтрах FIR.
| Порт | Поддерживаемые типы данных |
|---|---|
Вход |
|
Продукция |
|
Дифференциатор вычисляет производную сигнала. Частотная характеристика фильтра идеального дифференциатора задается D jλ, определяемым на Найквиста
Частотная характеристика антисимметрична и линейно пропорциональна частоте.
dsp.Differentiator объект выступает в качестве фильтра дифференциатора. Этот объект конденсирует двухэтапный процесс в один. Для конструкции минимального порядка объект использует обобщенный алгоритм проектирования FIR-фильтра Ремеза. Для указанной конструкции порядка объект использует алгоритм проектирования оптимального эквириптного FIR-фильтра Паркса-Макклеллана. Фильтр сконструирован как линейный фазовый FIR-фильтр типа IV со структурой прямой формы.
Идеальный дифференциатор имеет антисимметричную импульсную характеристику, заданную (− n). d (0) = 0. Дифференциатор должен иметь нулевую характеристику при нулевой частоте.
Линейно-фазовый фильтр дифференциатора КИХ
Импульсная характеристика антисимметричного линейно-фазового КИХ фильтра задаётся − 1 − n), где M - длина фильтра. Поскольку фильтр является антисимметричным, этот тип фильтра FIR можно использовать для проектирования линейно-фазовых дифференциаторов FIR.
Рассмотрим конструкцию линейно-фазовых КИХ-дифференциаторов на основе критерия аппроксимации Чебышева.
Если М является нечетным, частотная характеристика КИХ-фильтра, Hr (λ), имеет характеристики, что Hr (0) = 0 и Hr (λ) = 0. Этот фильтр удовлетворяет условию нулевой характеристики на нулевой частоте. Однако он не является полнополосным, поскольку Hr (δ) = 0. Этот дифференциатор имеет линейный отклик в ограниченном диапазоне частот [0 2ífp], где fp - ширина полосы дифференциатора. Абсолютная погрешность между желаемым откликом и аппроксимацией Чебышёва увеличивается по мере увеличения λ с 0 до 2xeonfp.
Если M является четным, действительная частотная характеристика КИХ-фильтра, Hr (λ), имеет характеристики, что Hr (0) = 0 и Hr (λ) ≠ 0. Этот фильтр удовлетворяет условию нулевой характеристики на нулевой частоте. Она является полнополосной, и эта конструкция приводит к значительно меньшей погрешности аппроксимации, чем сопоставимые дифференциаторы нечетной длины. Следовательно, в практических системах предпочтительны дифференциаторы четной длины (нечетного порядка).
Биквадский фильтр | dsp.Differentiator | Фильтр верхних частот | Фильтр FIR с переменной полосой пропускания | Фильтр IIR переменной полосы пропускания