Фильтр с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ)
dsp.IIRFilter Системный object™ фильтрует каждый канал входа с помощью указанного фильтра. Можно указать фильтр для 'Direct form I', 'Direct form I transposed', 'Direct form II', или 'Direct form II transposed' структура.
Используйте свойства Числитель (Numerator) и Знаменатель (Denominator), чтобы задать коэффициенты числителя фильтра и коэффициенты знаменателя. В дополнение к этим коэффициентам можно также указать ненулевые начальные состояния фильтра с помощью свойства InitityConditions.
Для фильтрации сигнала с помощью БИХ-фильтра:
Создать dsp.IIRFilter 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?.
iir = dsp.IIRFilter
iir = dsp.IIRFilter(Name,Value)
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)
Для получения списка методов анализа фильтра, поддерживаемых данным объектом, введите dsp.IIRFilter.helpFilterAnalysis в командной строке MATLAB ®. Соответствующие страницы ссылок на функции см. в разделе Методы анализа для фильтрации системных объектов.
Фильтрация шумного синусоидального сигнала с помощью низкочастотного баттервортного БИХ-фильтра.
Примечание.При использовании R2016a или более ранней версии замените каждый вызов объекта синтаксисом эквивалентного шага. Например, obj(x) становится step(obj,x).
Входной сигнал
Входной сигнал имеет три тона: 1 кГц, 5 кГц и 12 кГц.
Sine1 = dsp.SineWave('Frequency',1e3,'SampleRate',44.1e3); Sine2 = dsp.SineWave('Frequency',5e3,'SampleRate',44.1e3); Sine3 = dsp.SineWave('Frequency',12e3,'SampleRate',44.1e3);
Конструкция фильтра
Используйте butter для проектирования фильтра Баттерворта 10-го порядка.
N = 10; Fc = 0.4; [b,a] = butter(N,Fc);
Создать dsp.IIRFilter объект и назначение проектируемых коэффициентов Numerator и Denominator свойства.
iir = dsp.IIRFilter('Numerator',b,'Denominator',a);
Просмотрите амплитудную характеристику фильтра. Частота отсечки равна 0,4 рад/выборка, что при частоте дискретизации 44,1 кГц переводится в 44100/2 или 8,82 кГц.
fvtool(iir,'Fs',Sine1.SampleRate)
Просмотр спектра мощности входного и выходного сигнала с помощью Spectrum Analyzer.
sa = dsp.SpectrumAnalyzer('SampleRate',Sine1.SampleRate,'NumInputPorts',2,... 'PlotAsTwoSidedSpectrum',false,... 'OverlapPercent',80,'PowerUnits','dBW',... 'YLimits',[-220 -10]);
Вытекание
Добавьте нулевое среднее значение белого гауссова шума со стандартным отклонением 0,01 к сумме синусоидальных волн. Фильтрация сигнала с помощью фильтра БИХ.
Тональные сигналы с частотой 1 кГц и 5 кГц не затрагиваются, поскольку они падают в полосе пропускания. Частота на частоте 12 кГц ослабляется, поскольку она падает в переходной полосе фильтра.
for i = 1:1000 input = Sine1()+Sine2()+Sine3()+0.01*randn(Sine1.SamplesPerFrame,1); output = iir(input); sa(input,output) end
Спроектируйте гребенчатый фильтр с насечками с 8 насечками и полосой пропускания насечек 0,02 относительно уровня -3 дБ.
Создать comb объект спецификации конструкции фильтра с использованием fdesign.comb и укажите эти расчетные параметры.
combSpecs = fdesign.comb('notch','N,BW',8,0.02);
Спроектируйте гребенчатый фильтр с помощью design функция. Результирующим фильтром является dsp.IIRFilter object™ системы. Дополнительные сведения о применении этого фильтра к потоковым данным см. в разделе dsp.IIRFilter.
iirFilt = design(combSpecs,'Systemobject',true)iirFilt =
dsp.IIRFilter with properties:
Structure: 'Direct form II'
Numerator: [0.8878 0 0 0 0 0 0 0 -0.8878]
Denominator: [1 0 0 0 0 0 0 0 -0.7757]
InitialConditions: 0
Show all properties
Просмотр амплитудной характеристики проектируемого фильтра с помощью fvtool.
fvtool(iirFilt)
Примечания и ограничения по использованию:
Только Numerator и Denominator настраиваются для создания кода.
См. Системные объекты в создании кода MATLAB (кодер MATLAB).
dsp.IIRFilter Системный объект поддерживает следующие структуры фильтров. На диаграммах в каждом разделе показаны типы данных, используемые в структурах фильтров для сигналов с фиксированной точкой. Типы данных можно задать с помощью свойств объекта с фиксированной точкой.
Следующие ограничения применяются к Structure свойство имеет значение 'Direct form I':
Входные данные могут быть вещественными или сложными.
Числительные и знаменательные коэффициенты могут быть вещественными или сложными.
Числительные и знаменательные коэффициенты должны иметь одинаковые характеристики сложности. Когда коэффициенты числителя и знаменателя отличаются друг от друга сложностями, объект обрабатывает фильтр, как если бы были обеспечены два набора комплексных коэффициентов. Набор вещественных коэффициентов рассматривается как комплексный вектор с нулевыми мнимыми частями.
Тип данных State не может быть указан для этой структуры. Это невозможно, поскольку входное и выходное состояния имеют те же типы данных, что и входной и выходной буферы.
Следующие ограничения применяются к Structure свойство имеет значение 'Direct form I transposed':
Входные данные могут быть вещественными или сложными.
Числительные и знаменательные коэффициенты могут быть вещественными или сложными.
Числительные и знаменательные коэффициенты должны иметь одинаковые характеристики сложности. Когда коэффициенты числителя и знаменателя отличаются друг от друга сложностями, объект обрабатывает фильтр, как если бы были обеспечены два набора комплексных коэффициентов. Набор вещественных коэффициентов рассматривается как комплексный вектор с нулевыми мнимыми частями.
Состояния сложны, когда входные значения или коэффициенты сложны.
Следующие ограничения применяются к Structure свойство имеет значение 'Direct form II':
Входные данные могут быть вещественными или сложными.
Числительные и знаменательные коэффициенты могут быть вещественными или сложными.
Числительные и знаменательные коэффициенты должны иметь одинаковые характеристики сложности. Когда коэффициенты числителя и знаменателя отличаются друг от друга сложностями, объект обрабатывает фильтр, как если бы были обеспечены два набора комплексных коэффициентов. Набор вещественных коэффициентов рассматривается как комплексный вектор с нулевыми мнимыми частями.
Состояния сложны, когда входы или коэффициенты сложны.
Следующие ограничения применяются к Structure свойство имеет значение 'Direct form II transposed':
Входные данные могут быть вещественными или сложными.
Числительные и знаменательные коэффициенты могут быть вещественными или сложными.
Числительные и знаменательные коэффициенты должны иметь одинаковые характеристики сложности. Когда коэффициенты числителя и знаменателя отличаются друг от друга сложностями, объект обрабатывает фильтр, как если бы были обеспечены два набора комплексных коэффициентов. Набор вещественных коэффициентов рассматривается как комплексный вектор с нулевыми мнимыми частями.
Состояния сложны, когда входы или коэффициенты сложны.
