Фильтр верхних частот FIR или IIR
dsp.HighpassFilter Система object™ независимо фильтрует каждый канал ввода с течением времени, используя заданные проектные характеристики. Можно установить FilterType имущество dsp.HighpassFilter кому 'FIR' или 'IIR' для реализации объекта в виде фильтра верхних частот FIR или IIR.
Для фильтрации каждого канала входа:
Создать dsp.HighpassFilter 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?.
HPF = dsp.HighpassFilterHPF, с настройками фильтра по умолчанию. Вызов объекта с настройками свойств по умолчанию фильтрует входные данные с частотой стоп-полосы, равной 8 кГц, частота полосы пропускания 12 кГц, затухание полосы останова 80 dB и пульсация полосы пропускания 0.1 дБ.
HPF = dsp.HighpassFilter(Name,Value)Name,Value аргументы пары. Name - имя свойства и Value - соответствующее значение. Name должен отображаться внутри отдельных кавычек (''). Можно указать несколько аргументов пары имя-значение в любом порядке как Name1,Value1,...,NameN,ValueN.
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)
Создайте фильтр верхних частот FIR минимального порядка для данных, отобранных на частоте 44,1 кГц. Задайте частоту полосы пропускания 12 кГц, частоту полосы останова 8 кГц, пульсацию полосы пропускания 0,1 дБ и затухание полосы останова 80 дБ.
Fs = 44.1e3; filtertype = 'FIR'; Fpass = 12e3; Fstop = 8e3; Rp = 0.1; Astop = 80; FIRHPF = dsp.HighpassFilter('SampleRate',Fs,... 'FilterType',filtertype,... 'PassbandFrequency',Fpass,... 'StopbandFrequency',Fstop,... 'PassbandRipple',Rp,... 'StopbandAttenuation',Astop);
Создайте фильтр верхних частот IIR минимального порядка с теми же свойствами, что и фильтр верхних частот FIR. Использовать clone для создания системного объекта с теми же свойствами, что и фильтр FIR Highpass. Изменить FilterType свойство клонированного фильтра для IIR.
IIRHPF = clone(FIRHPF);
IIRHPF.FilterType = 'IIR';Постройте график импульсной характеристики фильтра верхних частот FIR. Коэффициент нулевого порядка задерживается на 19 выборок, что равно групповой задержке фильтра. Фильтр верхних частот FIR является каузальным фильтром FIR
fvtool(FIRHPF,'Analysis','impulse')
Постройте график импульсной характеристики фильтра верхних частот БИХ.
fvtool(IIRHPF,'Analysis','impulse')
Постройте график величины и фазовой характеристики фильтра верхних частот КИХ.
fvtool(FIRHPF,'Analysis','freq')
Постройте график величины и фазовой характеристики фильтра верхних частот БИХ.
fvtool(IIRHPF,'Analysis','freq')
Рассчитайте стоимость внедрения фильтра верхних частот FIR.
cost(FIRHPF)
ans = struct with fields:
NumCoefficients: 39
NumStates: 38
MultiplicationsPerInputSample: 39
AdditionsPerInputSample: 38
Рассчитайте стоимость внедрения фильтра верхних частот IIR. Фильтр IIR более эффективен для реализации, чем его аналог FIR.
cost(IIRHPF)
ans = struct with fields:
NumCoefficients: 18
NumStates: 14
MultiplicationsPerInputSample: 18
AdditionsPerInputSample: 14
Вычислите групповую задержку фильтра верхних частот FIR.
grpdelay(FIRHPF)
Вычислите групповую задержку фильтра верхних частот IIR. КИХ-фильтр имеет постоянную групповую задержку (линейную фазу), а его БИХ-аналог - нет.
grpdelay(IIRHPF)
Примечание.Этот пример выполняется только в R2016b или более поздних версиях. При использовании более ранней версии замените каждый вызов функции эквивалентным step синтаксис. Например, myObject (x) становится шагом (myObject, x).
Настройте фильтр верхних частот IIR. Частота дискретизации белого гауссова шума составляет 44 100 Гц. Частота полосы пропускания фильтра составляет 12 кГц, частота полосы останова - 8 кГц, пульсация полосы пропускания - 0,1 дБ, затухание полосы останова - 80 дБ.
Fs = 44.1e3; filtertype = 'IIR'; Fpass = 12e3; Fstop = 8e3; Rp = 0.1; Astop = 80; hpf = dsp.HighpassFilter('SampleRate',Fs,... 'FilterType',filtertype,... 'PassbandFrequency',Fpass,... 'StopbandFrequency',Fstop,... 'PassbandRipple',Rp,... 'StopbandAttenuation',Astop);
Просмотрите отклик на величину фильтра верхних частот.
fvtool(hpf)
Создайте объект анализатора спектра.
sa = dsp.SpectrumAnalyzer('SampleRate',44.1e3,... 'PlotAsTwoSidedSpectrum',false,'ShowLegend',true,'YLimits',... [-150 30],... 'Title',... 'Input Signal and Output Signal of IIR Highpass Filter'); sa.ChannelNames = {'Input','Output'};
Фильтрация белого гауссова шумного входного сигнала. Просмотрите входные и выходные сигналы с помощью анализатора спектра.
for k = 1:100 Input = randn(1024,1); Output = hpf(Input); sa([Input,Output]); end
Измерьте характеристики частотной характеристики фильтра верхних частот. Создать dsp.HighpassFilter Системный объект со свойствами по умолчанию. Измерьте характеристики частотной характеристики фильтра.
HPF = dsp.HighpassFilter
HPF =
dsp.HighpassFilter with properties:
FilterType: 'FIR'
DesignForMinimumOrder: true
StopbandFrequency: 8000
PassbandFrequency: 12000
StopbandAttenuation: 80
PassbandRipple: 0.1000
SampleRate: 44100
Show all properties
HPFMeas = measure(HPF)
HPFMeas = Sample Rate : 44.1 kHz Stopband Edge : 8 kHz 6-dB Point : 10.418 kHz 3-dB Point : 10.8594 kHz Passband Edge : 12 kHz Stopband Atten. : 81.8558 dB Passband Ripple : 0.08066 dB Transition Width : 4 kHz
[1] Шпак, Ди Джей и А. Антониу. «Обобщённый метод Ремеза для проектирования цифровых фильтров FIR». Транзакции IEEE ® по цепям и системам. Том 37, выпуск 2, февраль 1990 года, стр. 161-174.
[2] Селесник, И. В. и К. С. Буррус. «Алгоритмы обмена, которые дополняют алгоритм Паркса-Макклеллана для проектирования КИХ-фильтра линейной фазы». Транзакции IEEE по цепям и системам. Том 44, выпуск 2, февраль 1997 года, стр. 137-143.