Реализовать каскад фильтра секции четвертого порядка
dsp.FourthOrderSectionFilter реализует каскад фильтров секций четвертого порядка.
fos = dsp.FourthOrderSectionFilterFourthOrderSectionFilter объект, fos, который реализует каскад секций фильтра четвертого порядка.
fos = dsp.FourthOrderSectionFilter(num,den)FourthOrderSectionFilter объект с Numerator свойство имеет значение num и Denominator свойство имеет значение den.
fos = dsp.FourthOrderSectionFilter(Name,Value)FourthOrderSectionFilter для каждого указанного имени свойства задано заданное значение. Можно указать дополнительные аргументы пары имя-значение в любом порядке.
fos = dsp.FourthOrderSectionFilter('Numerator',num,'Denominator',den)Фильтрация шумного синусоидального сигнала с помощью dsp.FourthOrderSectionFilter объект. Визуализация исходных и отфильтрованных сигналов с помощью анализатора спектра.
Входной сигнал
Входной сигнал представляет собой сумму двух синусоидальных волн с частотами 100 Гц и 350 Гц. Частота дискретизации составляет 1000 Гц.
frameSize = 1024; fs = 1000; SINE1 = dsp.SineWave(5,100,'SamplesPerFrame',1024,'SampleRate',fs); SINE2 = dsp.SineWave(2,350,pi/2,'SamplesPerFrame',1024,... 'SampleRate',fs); x = SINE1() + SINE2();
Коэффициенты фильтра секции четвертого порядка (FOS)
Числительные и знаменательные коэффициенты для фильтра FOS получают с помощью designParamEq которая является частью панели инструментов Audio Toolbox:
%N = [2,4]; %gain = [5,10]; %centerFreq = [0.025,0.75]; %bandwidth = [0.025,0.35]; %mode = 'fos'; %[num,den] = designParamEQ(N,gain,centerFreq,bandwidth,mode); num = [1.0223 -1.9368 0.9205 0 0 1.5171 2.3980 1.4317 0.6416 0.2752]; den = [-1.9368 0.9428 0 0 2.0136 1.9224 1.0260 0.3016];
Инициализация фильтра и анализатора спектра
Создайте фильтр IIR FOS с помощью num и den коэффициенты. Создайте анализатор спектра для визуализации исходного синусоидального сигнала и отфильтрованного сигнала.
fos = dsp.FourthOrderSectionFilter('Numerator',num,... 'Denominator',den); scope = dsp.SpectrumAnalyzer(... 'SampleRate',fs,... 'PlotAsTwoSidedSpectrum',false,... 'FrequencyScale','Linear',... 'FrequencyResolutionMethod','WindowLength',... 'WindowLength',frameSize,... 'Title','Original and Filtered Signals',... 'ShowLegend',true,... 'ChannelNames',{'Original Signal','Filtered Signal'});
Фильтрация входного сигнала и визуализация исходного и отфильтрованного спектров.
y = fos(x); scope([x,y]); release(scope);
Проектирование низкочастотного фильтра секции четвертого порядка (FOS) с использованием fdesign функция. Используя этот фильтр, фильтруйте шумный синусоидальный сигнал двумя тонами, один на частоте 3 кГц, а другой на частоте 12 кГц.
Проектирование фильтра пятого порядка с использованием эллиптического метода в 'df2tsos' структура. Используйте масштабирование нормы L-бесконечности в частотной области. Укажите частоту полосы пропускания 0,15pi rad/sample и частоту полосы останова 0.25pi rad/sample. Укажите 1 дБ допустимой пульсации полосы пропускания и затухание полосы останова 60 дБ.
Fp = 0.15; Fst = 0.25; Ap = 1; Ast = 60;
Коэффициенты фильтра масштабируются с использованием fdopts.sosscaling объект. Объект масштабирования определяется как не имеющий числительных ограничений, и ScaleValueConstraint имеет значение 'unit', указывая масштабирование как единичное масштабирование.
fdo = fdopts.sosscaling; fdo.NumeratorConstraint='none'; fdo.ScaleValueConstraint='unit'; f = fdesign.lowpass('Fp,Fst,Ap,Ast',Fp,Fst,Ap,Ast); hFilter = design(f,'ellip','SystemObject',true,... 'FilterStructure','df2tsos','SOSScaleNorm','Linf',... 'SOSScaleOpts',fdo);
Визуализация частотной характеристики нижних частот проектируемого фильтра с помощью fvtool.
fvtool(hFilter)
Извлеките матрицу SOS (представление секции второго порядка) фильтра.
sosV = hFilter.SOSMatrix;
Извлеките числитель и знаменатель из матрицы SOS.
num = zeros(size(sosV,1),5); den = zeros(size(sosV,1),5); for i = 1:size(sosV,1) [num0,den0] = iirlp2bp(sosV(i,1:3),sosV(i,4:6),Fp,[0.25,0.75]); num(i,1:length(num0)) = num0; den(i,1:length(num0)) = den0; end
Создайте фильтр сечения четвертого порядка, используя извлеченные числительные и знаменательные коэффициенты.
fos = dsp.FourthOrderSectionFilter(num,den);
Визуализация частотной характеристики фильтра секции четвертого порядка с помощью fvtool.
fvtool(fos);
Входной сигнал представляет собой сумму двух синусоидальных волн с частотами 3 кГц и 12 кГц соответственно. Частота входных выборок составляет 44,1 кГц, а размер кадра устанавливается равным 1024 выборкам.
fs = 44100; FrameLength = 1024; SINE1 = dsp.SineWave('SamplesPerFrame',FrameLength,'SampleRate',fs,'Frequency',3000); SINE2 = dsp.SineWave('SamplesPerFrame',FrameLength,'SampleRate',fs,'Frequency',12000);
Инициализируйте анализатор спектра для визуализации спектров сигнала.
scope = dsp.SpectrumAnalyzer(... 'SampleRate',fs,... 'PlotAsTwoSidedSpectrum',false,... 'Method','Filter bank',... 'Title','Original and Filtered Signals',... 'ShowLegend',true,... 'YLimits',[-180 50],... 'ChannelNames',{'Original Signal','Filtered Signal'});
Фильтровать шумный входной сигнал фильтром секции четвертого порядка. Визуализация спектра исходного сигнала и отфильтрованного сигнала с помощью анализатора спектра.
for index = 1:1000 x = SINE1() + SINE2()+ 0.001*randn(FrameLength,1); y = fos(x); scope([x,y]); end
