Извлечение поддиапазона частот с помощью одностороннего (комплексного) прореживателя полосы пропускания
dsp.ComplexBandpassDecimator Система object™ извлекает определенный поддиапазон частот, используя односторонний многоступенчатый комплексный полосный прореживатель. Объект определяет интересующую полосу пропускания с помощью указанного CenterFrequency, DecimationFactor и Bandwidth значения.
Для извлечения частотного поддиапазона с использованием комплексного полосового прореживателя:
Создать dsp.ComplexBandpassDecimator и задайте его свойства.
Вызовите объект с аргументами, как если бы это была функция.
Дополнительные сведения о работе системных объектов см. в разделе Что такое системные объекты?.
bpdecim = dsp.ComplexBandpassDecimator
bpdecim = dsp.ComplexBandpassDecimator(d)DecimationFactor свойство имеет значение d.
bpdecim = dsp.ComplexBandpassDecimator(d,Fc)DecimationFactor свойство имеет значение d, и CenterFrequency свойство имеет значение Fc.
bpdecim = dsp.ComplexBandpassDecimator(d,Fc,Fs)DecimationFactor свойство имеет значение d, CenterFrequency свойство имеет значение Fc, и SampleRate свойство имеет значение Fs.
dsp.ComplexBandpassDecimator(48e3/1e3,2e3,48e3);bpdecim = dsp.ComplexBandpassDecimator(Name,Value)
dsp.ComplexBandpassDecimator(48e3/1e3,2e3,48e3,'CenterFrequency',1e3);y = bpdecim(x)x, для получения выходных данных, y. Выходные данные содержат поддиапазон частот, заданных свойствами объекта System. Объект System фильтрует каждый канал входного сигнала независимо во времени. Размер кадра (первый размер) x должно быть кратным коэффициенту прореживания.
Чтобы использовать функцию объекта, укажите объект System в качестве первого входного аргумента. Например, для освобождения системных ресурсов объекта System с именем obj, используйте следующий синтаксис:
release(obj)
Вычислить стоимость реализации сложного полосового прореживателя с помощью cost функция.
Создать dsp.ComplexBandpassDecimator объект. Установите DecimationFactor до 12, CenterFrequency до 5000 Гц и SampleRate до 44 100 Гц.
cbp = dsp.ComplexBandpassDecimator(12,5000,44100)
cbp =
dsp.ComplexBandpassDecimator with properties:
CenterFrequency: 5000
Specification: 'Decimation factor'
DecimationFactor: 12
StopbandAttenuation: 80
TransitionWidth: 100
MinimizeComplexCoefficients: true
SampleRate: 44100
Расчет стоимости внедрения cbp с использованием cost функция.
c = cost(cbp)
c = struct with fields:
NumCoefficients: 201
NumStates: 379
RealMultiplicationsPerInputSample: 44.3333
RealAdditionsPerInputSample: 43.8333
Вычислите комплексную частотную характеристику комплексного полосового прореживателя с помощью freqz функция.
Создать dsp.ComplexBandpassDecimator объект. Установите DecimationFactor до 12, CenterFrequency до 5000 Гц и SampleRate до 44100 Гц. Вычислите и отобразите частотную характеристику.
cbp = dsp.ComplexBandpassDecimator(12,5000,44100); [h,f] = freqz(cbp); plot(f,20*log10(abs(h))) grid on xlabel('Frequency (Hz)') ylabel('h (dB)')
Фильтрация входного сигнала через комплексный полосовой прореживатель и визуализация отфильтрованного спектра в анализаторе спектра.
Инициализация
Создать dsp.ComplexBandpassDecimator Система object™ с центральной частотой 2000 Гц, полосой пропускания 1000 Гц и частотой дискретизации 48 кГц. Коэффициент прореживания вычисляется как отношение частоты дискретизации к интересующей полосе пропускания. Вход в прореживатель представляет собой синусоидальную волну с длиной кадра 1200 выборок с тонами на частоте 1625 Гц, 2000 Гц и 2125 Гц. Создать dsp.SpectrumAnalyzer область для визуализации спектра сигнала.
Fs = 48e3; CF = 2000; BW = 1000; D = Fs/BW; FrameLength = 1200; bpdecim = dsp.ComplexBandpassDecimator(D,CF,Fs); sa = dsp.SpectrumAnalyzer('SampleRate',Fs/D,... 'YLimits',[-120 40],... 'FrequencyOffset',CF); tones = [1625 2000 2125]; sin = dsp.SineWave('SampleRate',Fs,'Frequency',tones,... 'SamplesPerFrame',FrameLength);
Визуализация стадий фильтра
Использование visualizeFilterStages функция позволяет визуализировать отклик каждой отдельной ступени фильтра с помощью FVTool.
visualizeFilterStages(bpdecim)
Фильтр отображения info
info функция отображает информацию о прореживателе полосы пропускания.
fprintf('%s',info(bpdecim))
Overall Decimation Factor : 48 Bandwidth : 1000 Hz Number of Filters : 5 Real multiplications per Input Sample: 14.708333 Real additions per Input Sample : 13.833333 Number of Coefficients : 89 Filters: Filter 1: dsp.FIRDecimator - Decimation Factor : 2 Filter 2: dsp.FIRDecimator - Decimation Factor : 2 Filter 3: dsp.FIRDecimator - Decimation Factor : 2 Filter 4: dsp.FIRDecimator - Decimation Factor : 3 Filter 5: dsp.FIRDecimator - Decimation Factor : 2
Входной поток и сигнал фильтра
Создайте цикл for для выполнения 1000 итераций. В каждой итерации перетекают в 1200 выборок (один кадр) шумной синусоидальной волны и применяют комплексный полосовой прореживатель на каждом кадре входного сигнала. Визуализация входного и выходного спектра в анализаторе спектра, sa.
for index = 1:1000 x = sum(sin(),2) + 1e-4*randn(FrameLength,1); z = bpdecim(x); sa(z); end
Полосовой прореживатель с центральной частотой 2000 Гц и полосой пропускания 1000 Гц пропускает три синусоидальных тона 1625 Гц, 2000 Гц и 2125 Гц.
Измените центральную частоту прореживателя на 2400 Гц и выполните фильтрацию сигнала.
release(bpdecim); bpdecim.CenterFrequency = 2400
bpdecim =
dsp.ComplexBandpassDecimator with properties:
CenterFrequency: 2400
Specification: 'Decimation factor'
DecimationFactor: 48
StopbandAttenuation: 80
TransitionWidth: 100
MinimizeComplexCoefficients: true
SampleRate: 48000
Сконфигурируйте анализатор спектра для отображения требуемой полосы пропускания, [-1900, 2900] Гц.
release(sa) sa.FrequencyOffset = 2400;
Потоковая передача данных и фильтрация сигнала.
for index = 1:1000 x = sum(sin(),2) + 1e-4 * randn(FrameLength,1); z = bpdecim(x); sa(z); end
Тоны с частотой 2000 Гц и 2125 Гц пропускаются через прореживатель, в то время как тон с частотой 1625 Гц отфильтровывается.
Комплексный полосовой прореживатель сконструирован путем применения комплексного частотного сдвига на фильтре-прототипе нижних частот. Низкочастотный прототип в этом случае представляет собой многоступенчатый фильтр с конечной импульсной характеристикой (FIR). Требуемый сдвиг частоты относится только к первой ступени. Последующие этапы масштабируют требуемый сдвиг частоты на их соответствующие кумулятивные коэффициенты прореживания. Для получения дополнительной информации см. Проектирование комплексного полосового фильтра и увеличение БПФ.