Фильтр нижних частот FIR или IIR
dsp.LowpassFilter объект независимо фильтрует каждый канал ввода по времени, используя заданные проектные характеристики. Можно установить FilterType имущество dsp.LowpassFilter кому 'FIR' или 'IIR' для реализации объекта в виде фильтра нижних частот FIR или IIR.
Для фильтрации каждого канала входа:
Создать dsp.LowpassFilter 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?.
LPF = dsp.LowpassFilterLPF, с настройками фильтра по умолчанию. Вызов объекта с настройками свойств по умолчанию фильтрует входные данные с частотой полосы пропускания 8 кГц, частота полосы останова 12 кГц, пульсация полосы пропускания 0.1 dB и затухание полосы останова 80 дБ.
LPF = dsp.LowpassFilter(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 object™ System в качестве первого входного аргумента. Например, для освобождения системных ресурсов объекта System с именем obj, используйте следующий синтаксис:
release(obj)
Создайте фильтр нижних частот FIR минимального порядка для данных, дискретизированных на частоте 44,1 кГц. Задайте частоту полосы пропускания 8 кГц, частоту полосы останова 12 кГц, пульсацию полосы пропускания 0,1 дБ и затухание полосы останова 80 дБ.
Fs = 44.1e3; filtertype = 'FIR'; Fpass = 8e3; Fstop = 12e3; Rp = 0.1; Astop = 80; FIRLPF = dsp.LowpassFilter('SampleRate',Fs, ... 'FilterType',filtertype, ... 'PassbandFrequency',Fpass, ... 'StopbandFrequency',Fstop, ... 'PassbandRipple',Rp, ... 'StopbandAttenuation',Astop);
Создайте фильтр нижних частот IIR минимального порядка с теми же свойствами, что и фильтр нижних частот FIR. Изменить FilterType свойство клонированного фильтра для IIR.
IIRLPF = clone(FIRLPF);
IIRLPF.FilterType = 'IIR';Постройте график импульсной характеристики фильтра нижних частот КИХ. Коэффициент нулевого порядка задерживается на 19 выборок, что равно групповой задержке фильтра. Фильтр нижних частот КИХ является каузальным фильтром КИХ.
fvtool(FIRLPF,'Analysis','impulse')
Постройте график импульсной характеристики фильтра нижних частот БИХ.
fvtool(IIRLPF,'Analysis','impulse')
Постройте график величины и фазовой характеристики фильтра нижних частот КИХ.
fvtool(FIRLPF,'Analysis','freq')
Постройте график величины и фазовой характеристики фильтра нижних частот БИХ.
fvtool(IIRLPF,'Analysis','freq')
Рассчитайте стоимость внедрения фильтра нижних частот FIR.
cost(FIRLPF)
ans = struct with fields:
NumCoefficients: 39
NumStates: 38
MultiplicationsPerInputSample: 39
AdditionsPerInputSample: 38
Рассчитайте стоимость внедрения фильтра нижних частот IIR. Фильтр IIR более эффективен в реализации, чем фильтр FIR.
cost(IIRLPF)
ans = struct with fields:
NumCoefficients: 18
NumStates: 14
MultiplicationsPerInputSample: 18
AdditionsPerInputSample: 14
Вычислите групповую задержку фильтра нижних частот FIR.
grpdelay(FIRLPF)
Вычислите групповую задержку фильтра нижних частот БИХ. КИХ-фильтр имеет постоянную групповую задержку (линейную фазу), в то время как его БИХ-аналог - нет.
grpdelay(IIRLPF)
Создайте фильтр нижних частот со свойствами по умолчанию.
LPF = dsp.LowpassFilter;
Создайте объект анализатора спектра.
hSA = dsp.SpectrumAnalyzer('SampleRate',44.1e3,... 'PlotAsTwoSidedSpectrum',false,'ShowLegend',true,'YLimits',... [-150 30],... 'Title',... 'Input Signal and Output Signal of Lowpass Filter'); hSA.ChannelNames = {'Input','Output'};
Орудие step на LPF для фильтрации белого гауссова шумного входного сигнала. Просмотрите входные и выходные сигналы с помощью анализатора спектра.
for k = 1:100 Input = randn(1024,1); Output = step(LPF,Input); step(hSA,[Input,Output]); end
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 нижних частот IIR. Частота дискретизации белого гауссова шума составляет 44 100 Гц. Частота полосы пропускания фильтра составляет 8 кГц, частота полосы останова - 12 кГц, пульсация полосы пропускания - 0,1 дБ, затухание полосы останова - 80 дБ.
Fs = 44.1e3; filtertype = 'IIR'; Fpass = 8e3; Fstop = 12e3; Rp = 0.1; Astop = 80; LPF = dsp.LowpassFilter('SampleRate',Fs,... 'FilterType',filtertype,... 'PassbandFrequency',Fpass,... 'StopbandFrequency',Fstop,... 'PassbandRipple',Rp,... 'StopbandAttenuation',Astop);
Просмотрите амплитудную характеристику фильтра нижних частот.
fvtool(LPF)
Создайте объект анализатора спектра.
hSA = dsp.SpectrumAnalyzer('SampleRate',44.1e3,... 'PlotAsTwoSidedSpectrum',false,'ShowLegend',true,'YLimits',... [-150 30],... 'Title',... 'Input Signal and Output Signal of IIR Lowpass Filter'); hSA.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 = LPF(Input); hSA([Input,Output]); end
Измерьте характеристики частотной характеристики фильтра нижних частот. Создать dsp.LowpassFilter Системный объект со свойствами по умолчанию. Измерьте характеристики частотной характеристики фильтра.
LPF = dsp.LowpassFilter
LPF =
dsp.LowpassFilter with properties:
FilterType: 'FIR'
DesignForMinimumOrder: true
PassbandFrequency: 8000
StopbandFrequency: 12000
PassbandRipple: 0.1000
StopbandAttenuation: 80
SampleRate: 44100
Show all properties
LPFMeas = measure(LPF)
LPFMeas = Sample Rate : 44.1 kHz Passband Edge : 8 kHz 3-dB Point : 9.1311 kHz 6-dB Point : 9.5723 kHz Stopband Edge : 12 kHz Passband Ripple : 0.08289 dB Stopband Atten. : 81.6141 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.