Объект спецификации фильтра верхних частот
D = fdesign.highpass
D = fdesign.highpass(SPEC)
D = fdesign.highpass(SPEC,specvalue1,specvalue2,...)
D = fdesign.highpass(specvalue1,specvalue2,specvalue3,
specvalue4)
D = fdesign.highpass(...,Fs)
D = fdesign.highpass(...,MAGUNITS)
D = fdesign.highpass создает объект спецификации фильтра верхних частот D, применение значений по умолчанию для спецификации, 'Fst,Fp,Ast,Ap'.
D = fdesign.highpass(SPEC) конструирует объект D и устанавливает Specification свойство для SPEC. Записи в SPEC представляют различные характеристики отклика фильтра, такие как порядок фильтров, которые управляют конструкцией фильтра. Действительные записи для SPEC показаны ниже. Эти записи не чувствительны к регистру.
Примечание
Для записей спецификации, помеченных звездочкой, требуется программное обеспечение DSP System Toolbox™.
'Fst,Fp,Ast,Ap' (по умолчанию spec)
'N,F3db'
'N,F3db,Ap' *
'N,F3db,Ast' *
'N,F3db,Ast,Ap' *
'N,F3db,Fp *
'N,Fc'
'N,Fc,Ast,Ap'
'N,Fp,Ap'
'N,Fp,Ast,Ap'
'N,Fst,Ast'
'N,Fst,Ast,Ap'
'N,Fst,F3db' *
'N,Fst,Fp'
'N,Fst,Fp,Ap' *
'N,Fst,Fp,Ast' *
'Nb,Na,Fst,Fp' *
Характеристики фильтра определяются следующим образом:
Ap - допустимая величина пульсации в полосе пропускания в децибелах (единицы по умолчанию). Также называется Апасс.
Ast - затухание в стоп-полосе в децибелах (единицы по умолчанию). Также называется Astop.
F3db - частота отсечки для точки 3 дБ ниже значения полосы пропускания. Указывается в нормированных единицах частоты.
Fc - частота отсечки для точки 6 дБ ниже значения полосы пропускания. Указывается в нормированных единицах частоты.
Fp - частота в начале полосы пропускания. Указывается в нормированных единицах частоты. Также называется Фпасс.
Fst - частота в конце стоп-полосы. Указывается в нормированных единицах частоты. Также называется Фстоп.
N - порядок фильтрации.
Na и Nb - порядок знаменателя и числителя.
Графически характеристики фильтра выглядят аналогично показанным на следующем рисунке.
Области между значениями спецификации, например Fst и Fp - переходные области, в которых отклик фильтра явно не определен.
Методы конструкции фильтра, применяемые к объекту спецификации фильтра верхних частот, изменяются в зависимости от Specification. Использовать designmethods определить, какой метод конструирования применим к объекту и его спецификации.
Использовать designopts чтобы определить, какие варианты конструкции допустимы для данного метода конструкции. Для получения подробной информации о вариантах конструкции для данного метода конструкции, METHOD, введите help(D,METHOD) в командной строке MATLAB ®.
D = fdesign.highpass(SPEC,specvalue1,specvalue2,...) создает объект d и устанавливает значения его спецификации во время конструирования.
D = fdesign.highpass(specvalue1,specvalue2,specvalue3, создает объект
specvalue4)D со значением по умолчанию Specification свойство и значения, введенные для specvalue1,specvalue2,....
D = fdesign.highpass(...,Fs) обеспечивает частоту выборки для объекта спецификации фильтра. Fs имеет значение в Гц и должен быть указан как скаляр, задающий другие предоставленные числовые значения. При указании частоты дискретизации все остальные спецификации частоты представлены в Гц.
D = fdesign.highpass(...,MAGUNITS) задает единицы измерения для любой спецификации величины, указанной во входных аргументах. MAGUNITS может быть одним из
'linear' - задать величину в линейных единицах
'dB' - задать величину в дБ (децибелах)
'squared' - указать величину в энергоблоках
Когда вы опускаете MAGUNITS аргумент, fdesign предполагает, что все величины находятся в децибелах. Обратите внимание, что fdesign сохраняет все значения в децибелах (при необходимости преобразуя их в децибелы) независимо от способа задания значений.
Проектирование фильтра-бабочки с частотными откликами нижних и верхних частот. Процедура проектирования фильтра:
Укажите спецификации конструкции фильтра с помощью fdesign функция.
Выберите метод проектирования, предоставленный designmethods функция.
Чтобы определить доступные варианты конструкции на выбор, используйте designoptions функция.
Спроектируйте фильтр с помощью design функция.
Фильтр нижних частот
Создание объекта спецификации конструкции фильтра нижних частот по умолчанию с помощью fdesign.lowpass.
designSpecs = fdesign.lowpass
designSpecs =
lowpass with properties:
Response: 'Lowpass'
Specification: 'Fp,Fst,Ap,Ast'
Description: {4x1 cell}
NormalizedFrequency: 1
Fpass: 0.4500
Fstop: 0.5500
Apass: 1
Astop: 60
Определение доступных методов проектирования с помощью designmethods функция. Для проектирования фильтра бабочки выберите butter.
designmethods(designSpecs,'SystemObject',true)Design Methods that support System objects for class fdesign.lowpass (Fp,Fst,Ap,Ast): butter cheby1 cheby2 ellip equiripple ifir kaiserwin multistage
При проектировании фильтра можно задать дополнительные варианты конструкции. Просмотр списка опций с помощью designoptions функция. Эта функция также показывает варианты конструкции по умолчанию, используемые фильтром.
designoptions(designSpecs,'butter','SystemObject',true)
ans = struct with fields:
FilterStructure: {1x6 cell}
SOSScaleNorm: 'ustring'
SOSScaleOpts: 'fdopts.sosscaling'
MatchExactly: {'passband' 'stopband'}
DefaultFilterStructure: 'df2sos'
DefaultMatchExactly: 'stopband'
DefaultSOSScaleNorm: ''
DefaultSOSScaleOpts: [1x1 fdopts.sosscaling]
Используйте design для проектирования фильтра. Проход 'butter' и спецификации, задаваемые переменной designSpecs, в качестве входных аргументов. Укажите 'matchexactly' вариант конструкции для 'passband'.
lpFilter = design(designSpecs,'butter','matchexactly','passband','SystemObject',true);
Визуализация частотной характеристики проектируемого фильтра.
fvtool(lpFilter)
Фильтр верхних частот
Создание объекта спецификации конструкции фильтра верхних частот с помощью fdesign.highpass. Укажите порядок 7, а частоту 3 дБ - радиан/образец.
designSpecs = fdesign.highpass('N,F3dB',7,.6); Определите доступные методы проектирования. Для проектирования фильтра бабочки выберите butter.
designmethods(designSpecs,'SystemObject',true)Design Methods that support System objects for class fdesign.highpass (N,F3dB): butter maxflat
При проектировании фильтра можно задать дополнительные варианты конструкции. Просмотр списка опций с помощью designoptions функция. Эта функция также показывает варианты конструкции по умолчанию, используемые фильтром.
designoptions(designSpecs,'butter','SystemObject',true)
ans = struct with fields:
FilterStructure: {1x6 cell}
SOSScaleNorm: 'ustring'
SOSScaleOpts: 'fdopts.sosscaling'
DefaultFilterStructure: 'df2sos'
DefaultSOSScaleNorm: ''
DefaultSOSScaleOpts: [1x1 fdopts.sosscaling]
Для проектирования фильтра бабочки используйте design функции и указать 'butter' в качестве входных данных. Набор 'FilterStructure' кому 'cascadeallpass'.
hpFilter = design(designSpecs,'butter','FilterStructure','cascadeallpass','SystemObject',true);
Визуализируйте высокочастотную характеристику.
fvtool(hpFilter)
Высокоскоростной фильтр дискретно-временного сигнала, состоящего из двух синусоидальных волн.
Создайте объект спецификации фильтра верхних частот. Укажите частоту полосы пропускания 0.25δ рад/образец, а частоту полосы останова 0.15δ рад/образец. Укажите 1 дБ допустимой пульсации полосы пропускания и затухание полосы останова 60 дБ.
d = fdesign.highpass('Fst,Fp,Ast,Ap',0.15,0.25,60,1);Выполните запрос допустимых методов конструирования для объекта спецификации фильтра.
designmethods(d)
Design Methods for class fdesign.highpass (Fst,Fp,Ast,Ap): butter cheby1 cheby2 ellip equiripple ifir kaiserwin
Создайте equiripple-фильтр FIR и просмотрите отклик величины фильтра с помощью FVTool.
Hd = design(d,'equiripple');
fvtool(Hd)
Создайте сигнал, состоящий из суммы двух дискретно-временных синусоид с частотами δ/8 и λ/4 рад/выборка и амплитудами 1 и 0,25 соответственно. Фильтрация дискретно-временного сигнала с помощью объекта equiripple фильтра FIR.
n = 0:159; x = cos(pi/8*n)+0.25*sin(pi/4*n); y = filter(Hd,x);
Постройте график исходных и отфильтрованных сигналов в частотной области.
freq = 0:(2*pi)/160:pi; xdft = fft(x); ydft = fft(y); plot(freq/pi,abs(xdft(1:length(x)/2+1))) hold on plot(freq/pi,abs(ydft(1:length(y)/2+1)),'r','linewidth',2) hold off legend('Original Signal','Lowpass Signal','Location','NorthEast') ylabel('Magnitude') xlabel('Normalized Frequency (\times\pi rad/sample)')
Создайте фильтр порядка 10 с частотой 6-dB 9,6 кГц и частотой дискретизации 48 кГц. Посмотрите на доступные методы проектирования.
d=fdesign.highpass('N,Fc',10,9600,48000);
designmethods(d)Design Methods for class fdesign.highpass (N,Fc): window
Единственным доступным методом является метод окна FIR. Спроектируйте фильтр и отобразите его амплитудную характеристику.
Hd = design(d); fvtool(Hd)
Можно указать форму стоп-полосы и скорость затухания стоп-полосы.
Создайте два эквиппловых фильтра FIR с различными линейными уклонами стоп-полосы. Укажите частоту полосы пропускания, которая должна равняться 0,3δ рад/образец, и частоту полосы останова, которая должна равняться 0,35δ рад/образец. Укажите 1 дБ допустимой пульсации полосы пропускания и затухание полосы останова 60 дБ. Проектирование одного фильтра с наклоном полосы останова 20 дБ/( рад/образец) и другого фильтра с наклоном 40 дБ/( рад/образец).
D = fdesign.highpass('Fst,Fp,Ast,Ap',0.3,0.35,60,1); Hd1 = design(D,'equiripple','StopBandShape','linear','StopBandDecay',20); Hd2 = design(D,'equiripple','StopBandShape','linear','StopBandDecay',40);
Визуализируйте амплитудные характеристики фильтров.
hfvt = fvtool([Hd1 Hd2]); legend(hfvt,'20 dB/rad/sample','40 dB/rad/sample')
