Allpass Filter
Односекционный или многосекционный allpass фильтр
- Библиотека:
DSP System Toolbox/Фильтрация/Реализация фильтра
Описание
Блок Allpass Filter фильтрует каждый канал входного сигнала независимо с помощью односекционного или многосекционного (каскадного) allpass фильтра. Можно реализовать фильтр allpass с помощью минимального умножителя, волнового цифрового фильтра или решетчатой структуры.
В форме минимального умножения блок использует минимальное количество необходимых умножителей, n, с 2 единицами n задержки и 2 n сумматорами. В форме волнового цифрового фильтра блок использует только n умножителя и n модулей задержки за счет 3 n сумматоров. Структура решетки использует 2 n множителя, n единиц задержки и 2 n сумматора. Для получения дополнительной информации об этих структурах см. «Алгоритмы».
Порты
Вход
Выход
Параметры
Если параметр указан как настраиваемый, то можно изменить его значение во время симуляции.
Internal allpass structure - Структура фильтра
Minimum multiplier (по умолчанию) | Wave Digital Filter | Lattice
Minimum multiplier- Эта структура использует минимальное количество необходимых умножителей, n, с 2 единицами задержки n и 2 сумматорами n. Коэффициенты к этой структуре заданы через параметр Allpass polynomial coefficients.Wave Digital Filter- Структура использует n множителя и n модулей задержки, за счет 3 n сумматоров. Коэффициенты к этой структуре заданы через параметр Wave Digital Filter allpass coefficients.Lattice- Структура использует 2 n множителя, n единиц задержки и 2 n сумматора. Коэффициенты к этой структуре заданы через параметр Lattice allpass coefficients.
Для получения дополнительной информации об этих структурах см. «Алгоритмы».
Specify coefficients from input port - Флаг для задания allpass полиномиальных коэффициентов
off (по умолчанию) | on
Когда вы устанавливаете этот флажок и устанавливаете Internal allpass structure равным Minimum multiplier, allpass полиномиальные коэффициенты входа через coeffs порт. Когда вы снимаете этот флажок, полиномиальные коэффициенты allpass задаются в диалоге блоков через параметр Allpass polynomial coefficients.
Когда вы устанавливаете этот флажок и устанавливаете Internal allpass structure равным Lattice, решетчатые allpass коэффициенты входа через coeffs порт. Когда вы снимаете этот флажок, коэффициенты allpass решетки задаются в диалоговом окне блока через параметр Lattice allpass coefficients.
Зависимости
Этот параметр применяется, когда вы устанавливаете Internal allpass structure на Minimum multiplier или Lattice.
Allpass polynomial coefficients - Коэффициенты в форме минимального множителя
[-2^(-1/2), 1/2] (по умолчанию) | N -by-1 матрицу | N -by-2 матрицу
Задайте действительные коэффициенты полиномиального фильтра allpass в форме минимального множителя как N-на-1 матрица или N -на-2 матрица.
N -by-1 матрица - Блок реализует N allpass первого порядка.
N -by-2 матрица - Блок реализует N allpass второго порядка.
Значение по умолчанию, [ -2^(-1/2), 1/2 ], определяет стабильный фильтр allpass второго порядка с полюсами и нулями в ±π/3 в z - самолет.
Настраиваемый: Да
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Internal allpass structure равным Minimum multiplier и очистите параметр Specify coefficients from input port.
Wave Digital Filter allpass coefficients - Коэффициенты в форме волнового цифрового фильтра
[1/2, -2^(1/2)/3] (по умолчанию) | N -by-1 матрицу | N -by-2 матрицу
Задайте действительные коэффициенты фильтра allpass в форме волнового цифрового фильтра. Коэффициенты могут быть N -на-1 матрицу для N allpass первого порядка и N -на-2 матрицу для allpass N второго порядка. Значение по умолчанию, [1/2, -2^(1/2)/3], является преобразованной версией значения по умолчанию полиномиальных коэффициентов allpass. Это значение вычисляется с помощью allpass2wdf(Allpass
polynomial coefficients). Эти коэффициенты определяют тот же стабильный фильтр allpass второго порядка, что и, когда структура allpass установлена на Minimum multiplier.
Настраиваемый: Да
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Internal allpass structure равным Wave Digital Filter.
Indicate if last section is first order - Является ли последний раздел первым порядком
off (по умолчанию) | on
on - При установке этого флажка последний раздел рассматривается как первый порядок. Кроме того, второй элемент последней строки матрицы N -by-2 игнорируется.
off - Если этот флажок не установлен, последний раздел рассматривается как второй порядок.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Internal allpass structure равным Minimum multiplier или Wave Digital Filter.
Lattice allpass coefficients - Коэффициенты в виде решетки
[-2^(1/2)/3, 1/2] (по умолчанию) | N вектор-на-1 | вектор-строка 1-байт- N
Задайте действительные или комплексные коэффициенты allpass в качестве коэффициентов отражения решетки. Значение по умолчанию, [-2^(1/2)/3, 1/2], является преобразованной и транспонированной версией значения по умолчанию полиномиальных коэффициентов allpass. Это значение вычисляется с помощью transpose(tf2latc(1, [1 A])), где A - значение, заданное в Allpass polynomial coefficients.
Настраиваемый: Да
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Internal allpass structure равным Lattice и очистите параметр Specify coefficients from input port.
View Filter Response - Визуализация фильтра отклика
кнопка
Открывает инструмент визуализации фильтра, fvtool, и отображает величину ответ фильтра allpass. Ответ основан на параметрах. Изменения, внесенные в эти параметры, обновляются fvtool.
Чтобы обновить величину ответ во время fvtool выполняется, изменяет параметры блоков и кликает Apply.
Чтобы просмотреть величину ответ и фазовый отклик одновременно, нажмите кнопку Magnitude and Phase responses на панели инструментов.
В этом примере величины реакция плоская, и фазовый отклик изменяется с частотами. Эта изменяющийся фазовый отклик имеет приложения в эквализации фазы, узкополосной фильтрации и многократной фильтрации. Можно реализовать фильтр lowpass с помощью параллельной комбинации двух фильтров allpass, которые имеют 180 степени сдвига фазы относительно друг друга.
Simulate using - Тип выполняемой симуляции
Code generation (по умолчанию) | Interpreted execution
Code generationСимулируйте модель с использованием сгенерированного кода C. Первый раз, когда вы запускаете симуляцию, Simulink® генерирует код С для блока. Код С повторно используется для последующих симуляций, пока модель не меняется. Эта опция требует дополнительного времени запуска, но обеспечивает более высокую скорость симуляции, чем
Interpreted execution.Interpreted executionСимулируйте модель с помощью MATLAB® интерпретатор. Эта опция сокращает время запуска, но имеет более низкую скорость симуляции, чем
Code generation.
Характеристики блоков
Типы данных |
|
Многомерные сигналы |
|
Сигналы переменного размера |
|
Алгоритмы
Передаточная функция allpass-фильтра задается как
.
c - вектор allpass полиномиальных коэффициентов. Порядок, n, передаточной функции - это длина вектора c.
В форме минимального множителя и цифровой форме волны фильтр allpass реализован как каскад секций второго порядка (biquad) или секций первого порядка. Когда коэффициенты заданы как матрица N-на-2, каждая строка матрицы задает коэффициенты фильтра второго порядка. Последний элемент последней строки может быть проигнорирован на основе конечной настройки первого порядка. Когда коэффициенты заданы как матрица N -на-1, каждый элемент матрицы задает коэффициент фильтра первого порядка. Каскад всех секций фильтра образует allpass фильтр.
В форме решетки коэффициенты заданы как вектор.
Эти структуры являются в вычислительном отношении более экономичными и структурно более стабильными по сравнению с типовыми фильтрами БИХ, такими как df1, df1t, df2, df2t. Для всех структур allpass-фильтр может быть односекционным или многосекционным (каскадным) фильтром. Различные разделы могут иметь различные порядки, но все они реализованы в соответствии с одной структурой.
Минимальный множитель
Эта структура реализует фильтр allpass с минимальным количеством необходимых умножителей, равным порядку n. Он также использует 2n модули измерения задержки и 2n сумматоры. Умножители используют заданные коэффициенты, которые равны полиномиальному вектору, c в передаточной функции allpass. В этой секции второго порядка структуры минимального множителя вектор коэффициентов, c, равен [0.1 -0.7].
Волновой цифровой фильтр
Эта структура использует n множители, но только n модулей задержки, за счет требующих 3n сумматоры. Чтобы использовать эту структуру, задайте коэффициенты в форме волнового цифрового фильтра (WDF). Получите эквивалент WDF обычных коэффициентов allpass с помощью allpass2wdf(allpass_coefficients). Чтобы преобразовать коэффициенты WDF в эквивалентную allpass полиномиальную форму, используйте wdf2allpass(WDF coefficients). В этой секции второго порядка структуры WDF вектор w коэффициентов равен allpass2wdf([0.1 -0.7]).
Решетка
Эта структура решетки использует 2n множители, n модули измерения задержки и 2n сумматоры. Чтобы использовать эту структуру, задайте коэффициенты в качестве вектора.
Можно получить решетчатый эквивалент обычных коэффициентов allpass с помощью transpose(tf2latc(1, [1 allpass_coefficients])). В следующей секции второго порядка решетчатой структуры вектор коэффициентов вычисляется с помощью transpose(tf2latc(1,
[1 0.1 -0.7])). Используйте эти коэффициенты для фильтра, который функционально эквивалентен минимальной структуре умножителя с коэффициентами [0,1 -0,7].
Ссылки
[1] Регалия, Филипп А., Санджит К. Митра и П. П. Вайдьянатхан. Цифровой универсальный фильтр: универсальный базовый блок обработки сигналов. Материалы IEEE. 76, № 1 (1988): 19-37.
[2] Лутовац, М., Д. Тошич, и Б. Эванс. Создание фильтра для обработки сигнала с использованием MATLAB и Mathematica. Верхняя Седл-Ривер, Нью-Джерси: Prentice Hall, 2001.