dsp. NotchPeakFilter

Настраиваемый фильтр IIR второго порядка

развернуть все на странице

Описание

NotchPeakFilter объект фильтрует каждый канал ввода с помощью реализации фильтра БИХ.

Для фильтрации каждого канала входа:

Создать dsp.NotchPeakFilter 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?.

Создание

Синтаксис

npFilter = dsp. NotchPeakFilter

npFilter = dsp. NotchPeakFilter («Спецификация», «Коэффициент качества и центральная частота»)

npFilter = dsp. NotchPeakFilter («Спецификация», «Коэффициенты»)

npFilter = dsp. Фильтр NotchPeakFilter (имя, значение)

Описание

npFilter = dsp.NotchPeakFilter возвращает фильтр IIR второго порядка и пикового уровня, который независимо фильтрует каждый канал входного сигнала во времени, используя заданную центральную частоту и полосу пропускания 3 дБ.

npFilter = dsp.NotchPeakFilter('Specification','Quality factor and center frequency') задает коэффициент качества (коэффициент Q) фильтра пробки или пика вместо 3 Полоса пропускания dB.

npFilter = dsp.NotchPeakFilter('Specification','Coefficients') указывает значения коэффициентов, которые влияют непосредственно на полосу пропускания и центральную частоту, а не на параметры проектирования в Гц. Это удаляет вычисления тригонометрии, используемые при настройке свойств.

пример

npFilter = dsp.NotchPeakFilter(Name,Value) возвращает фильтр вырубки, для каждого указанного имени свойства которого задано заданное значение. Неопределенные свойства имеют значения по умолчанию.

Свойства

развернуть все

Если не указано иное, свойства не настраиваются, что означает невозможность изменения их значений после вызова объекта. Объекты блокируются при их вызове, и release функция разблокирует их.

Если свойство настраивается, его значение можно изменить в любое время.

Дополнительные сведения об изменении значений свойств см. в разделе Проектирование системы в MATLAB с использованием системных объектов.

`Specification` - Спецификация фильтра
`'Bandwidth and center frequency'` (по умолчанию) | `'Quality factor and center frequency'` | `'Coefficients'`

Задайте спецификацию как 'Bandwidth and center frequency', 'Quality factor and center frequency', или 'Coefficients'.

`Bandwidth` - полоса пропускания 3 дБ
`2205` (по умолчанию) | положительный скаляр

Укажите параметры фильтра 3 Полоса пропускания dB как конечный положительный числовой скаляр в Гц. Значение должно быть скаляром от 0 до половины частоты дискретизации.

Настраиваемый: Да

Зависимости

Это свойство применимо только в том случае, если Specification является 'Bandwidth and center frequency'.

Типы данных: single | double

`CenterFrequency` - Узловая или пиковая центральная частота
`11025` (по умолчанию) | положительный скаляр

Укажите центральную частоту фильтра (как для пробки, так и для пика) как конечный положительный числовой скаляр в Гц. Значение должно быть скаляром от 0 до половины частоты дискретизации.

Настраиваемый: Да

Зависимости

Это свойство применимо только в том случае, если Specification имеет значение 'Bandwidth and center frequency' или 'Quality factor and center frequency'.

Типы данных: single | double

`QualityFactor` - Коэффициент качества для фильтра пробки или пика
`5` (по умолчанию) | положительный скаляр

Укажите коэффициент качества (Q-коэффициент) для фильтров пробки и пика. Коэффициент Q определяется как центральная частота, деленная на полосу пропускания. Более высокий коэффициент Q соответствует более узкой выемке или пику. Коэффициент Q должен быть скалярным значением больше 0.

Настраиваемый: Да

Зависимости

Это свойство применимо только в том случае, если Specification имеет значение 'Quality factor and center frequency'.

Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64 | fi

`SampleRate` - Частота выборки входных данных
`44100` (по умолчанию) | положительный скаляр

Укажите частоту дискретизации входного сигнала в Гц как конечный числовой скаляр.

Типы данных: single | double

`BandwidthCoefficient` - Коэффициент пропускной способности
`0.72654` (по умолчанию) | вещественный скаляр в диапазоне [-1 1]

Укажите значение, определяющее параметры фильтра 3 Полоса пропускания dB как конечный числовой скаляр в диапазоне [-1 1]. Стоимость -1 соответствует максимальному 3 полоса пропускания дБ (SampleRate/ 4), и1 соответствует минимальному 3 полоса пропускания dB (0 Гц, фильтр allpass).

Настраиваемый: Да

Зависимости

Это свойство применимо только в том случае, если Specification имеет значение 'Coefficients'.

Типы данных: single | double

`CenterFrequencyCoefficient` - Коэффициент центральной частоты
`0` (по умолчанию) | вещественный скаляр в диапазоне [-1 1]

Укажите коэффициент, определяющий центральную частоту фильтра как конечный числовой скаляр в диапазоне [-1 1]. Стоимость -1 соответствует минимальной центральной частоте (0 Гц), а 1 - максимальной центральной частоте (SampleRate/2 Гц). Значение по умолчанию - 0, что соответствует SampleRate/4 Гц.

Настраиваемый: Да

Зависимости

Это свойство применимо только в том случае, если Specification имеет значение 'Coefficients'.

Типы данных: single | double

Использование

Синтаксис

Y = npФильтр (x)

[Yn, Yp] = npФильтр (x)

Описание

Y = npFilter(x) фильтрует каждый канал (столбец) входного сигнала, x, для получения выходного сигнала фильтра надреза, Y.

[Yn,Yp] = npFilter(x) фильтрует каждый канал входного сигнала, x, для получения выходного сигнала фильтра надреза, Ynи пиковый выходной сигнал фильтра, Yp.

Входные аргументы

развернуть все

`x` - Входной сигнал
вектор | матрица

Входной сигнал, заданный как вектор или матрица.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного номера: Да

Выходные аргументы

развернуть все

`Yn` - Выход фильтра надрезов
вектор | матрица

Выходной сигнал фильтра пробки, возвращаемый в виде вектора или матрицы.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного номера: Да

`Yp` - Пиковый выход фильтра
вектор | матрица

Пиковый выходной сигнал фильтра, возвращаемый в виде вектора или матрицы.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного номера: Да

Функции объекта

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)

развернуть все

Специфично для `dsp.NotchPeakFilter`

`getBandwidth`	Получение полосы пропускания 3 дБ
`getCenterFrequency`	Получить центральную частоту
`getOctaveBandwidth`	Полоса пропускания в числе октав
`getQualityFactor`	Получение коэффициента качества
`tf`	Передаточная функция

Общие для всех системных объектов

`step`	Запустить алгоритм объекта System
`release`	Деблокирование ресурсов и разрешение изменений значений свойств объекта системы и входных признаков
`reset`	Сброс внутренних состояний объекта System

Примеры

свернуть все

Фильтр надрезов

Открыть сценарий

В этом примере показано, как использовать dsp. NotchPeakFilter в качестве фильтра-пробки с центральной частотой 5000 Гц и полосой пропускания 3 дБ 500 Гц.

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).

npFilter = dsp.NotchPeakFilter('CenterFrequency',5000,'Bandwidth',500);
sa =  dsp.SpectrumAnalyzer('SampleRate',44100,...
    'PlotAsTwoSidedSpectrum',false,'SpectralAverages',50);
for i=1:5000
    y = npFilter(randn(1024,1));
    sa(y);
    if (i==2500)
        % Tune center frequency to 10000
        npFilter.CenterFrequency = 10000;
    end
end
release(npFilter)
release(sa)

Получение полосы пропускания 3 дБ фильтра пиковых значений Notch

Открыть сценарий в реальном времени

Создать dsp.NotchPeakFilter объект с Specification свойство имеет значение 'Quality factor and center frequency'. По умолчанию коэффициент качества Q равен 5, а центральная частота Fc равна 11 025 Гц.

np = dsp.NotchPeakFilter('Specification','Quality factor and center frequency')

np = 
  dsp.NotchPeakFilter with properties:

      Specification: 'Quality factor and center frequency'
      QualityFactor: 5
    CenterFrequency: 11025
         SampleRate: 44100

Вычислите полосу пропускания 3 дБ пикового фильтра пробки, используя getBandwidth функция. Полоса пропускания вычисляется как отношение центральной частоты и коэффициента качества $\frac{}{FcQ}$ .

getBandwidth(np)

ans = 2205

Визуализация отклика фильтра с помощью fvtool.

fvtool(np)

Figure Filter Visualization Tool - Magnitude Response (dB) contains an axes and other objects of type uitoolbar, uimenu. The axes with title Magnitude Response (dB) contains an object of type line.

Получить центральную частоту фильтра пика пробки

Открыть сценарий в реальном времени

Создать dsp.NotchPeakFilter объект с Specification свойство имеет значение 'Coefficients'.

np = dsp.NotchPeakFilter('Specification','Coefficients')

np = 
  dsp.NotchPeakFilter with properties:

                 Specification: 'Coefficients'
          BandwidthCoefficient: 0.7265
    CenterFrequencyCoefficient: 0
                    SampleRate: 44100

Определите центральную частоту пикового фильтра надрезов с помощью getCenterFrequency функция. Когда Specification имеет значение 'Coefficients'центральная частота определяется из CenterFrequencyCoefficient значение и частота выборки.

getCenterFrequency(np)

ans = 11025

Визуализация отклика фильтра с помощью fvtool.

fvtool(np)

Figure Filter Visualization Tool - Magnitude Response (dB) contains an axes and other objects of type uitoolbar, uimenu. The axes with title Magnitude Response (dB) contains an object of type line.

Получение октавной полосы пропускания фильтра пиковых значений Notch

Открыть сценарий в реальном времени

Создать dsp.NotchPeakFilter в конфигурации по умолчанию.

np = dsp.NotchPeakFilter

np = 
  dsp.NotchPeakFilter with properties:

      Specification: 'Bandwidth and center frequency'
          Bandwidth: 2205
    CenterFrequency: 11025
         SampleRate: 44100

Определите октавную полосу пропускания фильтра с помощью getOctaveBandwidth функция.

getOctaveBandwidth(np)

ans = 0.2881

Визуализация отклика фильтра с помощью fvtool.

fvtool(np)

Figure Filter Visualization Tool - Magnitude Response (dB) contains an axes and other objects of type uitoolbar, uimenu. The axes with title Magnitude Response (dB) contains an object of type line.

Вычислить коэффициент качества фильтра пика пробки

Открыть сценарий в реальном времени

Создать dsp.NotchPeakFilter в конфигурации по умолчанию, где Specification свойство имеет значение 'Bandwidth and center frequency'.

np = dsp.NotchPeakFilter

np = 
  dsp.NotchPeakFilter with properties:

      Specification: 'Bandwidth and center frequency'
          Bandwidth: 2205
    CenterFrequency: 11025
         SampleRate: 44100

Определите коэффициент качества фильтра с помощью getQualityFactor функция. Коэффициент качества задается отношением центральной частоты к полосе пропускания.

getQualityFactor(np)

ans = 5

Визуализация отклика фильтра с помощью fvtool.

fvtool(np)

Figure Filter Visualization Tool - Magnitude Response (dB) contains an axes and other objects of type uitoolbar, uimenu. The axes with title Magnitude Response (dB) contains an object of type line.

Определение передаточной функции фильтра пиков надрезов

Открыть сценарий в реальном времени

Создать dsp.NotchPeakFilter object™ системы. Получить коэффициенты передаточной функции, соответствующие фильтрам пробки и пика.

notchpeak = dsp.NotchPeakFilter;
[Bnotch,Anotch,Bpeak,Apeak] = tf(notchpeak)

Bnotch = 1×3

    0.8633   -0.0000    0.8633

Anotch = 1×3

    1.0000   -0.0000    0.7265

Bpeak = 1×3

    0.1367         0   -0.1367

Apeak = 1×3

    1.0000   -0.0000    0.7265

Bnotch и Anotch - векторы числительных и знаменательных коэффициентов для эквивалентной передаточной функции, соответствующей фильтру пробки. Bpeak и Apeak - векторы числительных и знаменательных коэффициентов для эквивалентной передаточной функции, соответствующей пиковому фильтру.

Алгоритмы

Расчетное уравнение для пикового фильтра:

$H (z) = (1 \frac{-^{b)}}{1 - z -_{}^{21} -^{2bcosw0z}}$ − 1 + (2b − 1) z − 2

Расчетное уравнение для фильтра надрезов:

$H (z) \frac{= b1 −_{}^{}^{2cosw0z}}{− 1 + z_{−}^{21} -^{}}$ 2bcosw0z − 1 + (2b − 1) z − 2

$b \frac{=}{11 + tan (}$ Δw/2)

где ü 0 = 2xeonf0/fs - центральная частота в радианах/выборке (f0 - центральная частота в Гц и fs - частота выборки в Гц). Δλ = 2πΔf/fs - ширина полосы пропускания 3 дБ в радианах/выборке (Δf - ширина полосы пропускания 3 дБ в Гц). Обратите внимание, что два фильтра дополняют друг друга:

$\begin{array}{l} _{Hnotch} (z)_{+} Hpeak ( \\ z) = 1they можно \\ _{записать как} : \frac{}{} Hpeak (z) = \\ _{12 [1} - A \frac{(}{z})] \\ Hnotch (z) = 12 [1 + A^{(} z)] где A (z ) - \\ \frac{_{}_{}^{}^{}}{_{}^{фильтр allpass 2-го порядка .} A_{(} z^{)}} \\ = \\ {a2}_{} + a1z −_{1} \\ _{+} z - \end{array}$ 21 + a1z − 1 + a2z − 2anda1 = − 2bcosü 0a2 = 2b − 1

Фильтр реализуется следующим образом:

где

$\begin{array}{l} _{}_{} \\ _{} \frac{_{}_{}_{}}{_{}^{}}_{G3dB=a2=2b−1Gcf=a1−a1a21−a22 =−cosw0} \end{array}$

Обратите внимание, что Gcf зависит только от центральной частоты, а G3dB зависит только от полосы пропускания 3 дБ.

Ссылки

[1] Орфанидис, Софокл Дж. Введение в обработку сигналов. Река Верхнее Седло, Нью-Джерси: Прентис-Холл, 1996.

См. также

Представлен в R2014a

Документация

dsp. NotchPeakFilter

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

Specification - Спецификация фильтра 'Bandwidth and center frequency' (по умолчанию) | 'Quality factor and center frequency' | 'Coefficients'

Bandwidth - полоса пропускания 3 дБ 2205 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

CenterFrequency - Узловая или пиковая центральная частота 11025 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

QualityFactor - Коэффициент качества для фильтра пробки или пика 5 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

SampleRate - Частота выборки входных данных 44100 (по умолчанию) | положительный скаляр

BandwidthCoefficient - Коэффициент пропускной способности 0.72654 (по умолчанию) | вещественный скаляр в диапазоне [-1 1]

Зависимости

CenterFrequencyCoefficient - Коэффициент центральной частоты 0 (по умолчанию) | вещественный скаляр в диапазоне [-1 1]

Зависимости

Использование

Синтаксис

Описание

Входные аргументы

x - Входной сигнал вектор | матрица

Выходные аргументы

Yn - Выход фильтра надрезов вектор | матрица

Yp - Пиковый выход фильтра вектор | матрица

Функции объекта

Специфично для dsp.NotchPeakFilter

Общие для всех системных объектов

Примеры

Фильтр надрезов

Получение полосы пропускания 3 дБ фильтра пиковых значений Notch

Получить центральную частоту фильтра пика пробки

Получение октавной полосы пропускания фильтра пиковых значений Notch

Вычислить коэффициент качества фильтра пика пробки

Определение передаточной функции фильтра пиков надрезов

Алгоритмы

Ссылки

См. также

Функции

Объекты

Блоки

Документация по системной панели инструментов DSP

Поддержка

`Specification` - Спецификация фильтра
`'Bandwidth and center frequency'` (по умолчанию) | `'Quality factor and center frequency'` | `'Coefficients'`

`Bandwidth` - полоса пропускания 3 дБ
`2205` (по умолчанию) | положительный скаляр

`CenterFrequency` - Узловая или пиковая центральная частота
`11025` (по умолчанию) | положительный скаляр

`QualityFactor` - Коэффициент качества для фильтра пробки или пика
`5` (по умолчанию) | положительный скаляр

`SampleRate` - Частота выборки входных данных
`44100` (по умолчанию) | положительный скаляр

`BandwidthCoefficient` - Коэффициент пропускной способности
`0.72654` (по умолчанию) | вещественный скаляр в диапазоне [-1 1]

`CenterFrequencyCoefficient` - Коэффициент центральной частоты
`0` (по умолчанию) | вещественный скаляр в диапазоне [-1 1]

`x` - Входной сигнал
вектор | матрица

`Yn` - Выход фильтра надрезов
вектор | матрица

`Yp` - Пиковый выход фильтра
вектор | матрица

Специфично для `dsp.NotchPeakFilter`