Извлечение частотного поддиапазона с помощью одностороннего (комплексного) полосно-дециматора
The dsp.ComplexBandpassDecimator Система object™ извлекает определенный поддиапазон частот с помощью одностороннего, многоступенчатого, комплексного полосно-дециматора. Объект определяет интересующую полосу пропускания, используя заданную CenterFrequency, DecimationFactor и Bandwidth значения.
Чтобы извлечь частотный поддиапазон с помощью комплексного полосно-дециматора:
Создайте dsp.ComplexBandpassDecimator Объекту и установите его свойства.
Вызывайте объект с аргументами, как будто это функция.
Дополнительные сведения о работе системных объектов см. в разделе «Что такое системные объекты?».
bpdecim = dsp.ComplexBandpassDecimator
bpdecim = dsp.ComplexBandpassDecimator(d)DecimationFactor значение свойства установлено в d.
bpdecim = dsp.ComplexBandpassDecimator(d,Fc)DecimationFactor значение свойства установлено в d, и CenterFrequency значение свойства установлено в Fc.
bpdecim = dsp.ComplexBandpassDecimator(d,Fc,Fs)DecimationFactor значение свойства установлено в d, а CenterFrequency значение свойства установлено в Fc, и SampleRate значение свойства установлено в Fs.
dsp.ComplexBandpassDecimator(48e3/1e3,2e3,48e3);bpdecim = dsp.ComplexBandpassDecimator(Name,Value)
dsp.ComplexBandpassDecimator(48e3/1e3,2e3,48e3,'CenterFrequency',1e3);y = bpdecim(x)x, для получения выхода, y. Выходы содержат поддиапазон частот, заданный свойствами системного объекта. Системный объект фильтрует каждый канал входного сигнала независимо с течением времени. The формата кадра (первая размерность) x должен быть кратным коэффициенту десятикратного уменьшения.
Чтобы использовать функцию объекта, задайте системный объект в качестве первого входного параметра. Например, чтобы освободить системные ресурсы системного объекта с именем obj, используйте следующий синтаксис:
release(obj)
Вычислите стоимость реализации комплексного полосно-пропускного дециматора с помощью cost функция.
Создайте dsp.ComplexBandpassDecimator объект. Установите DecimationFactor для 12, CenterFrequency до 5000 Гц и SampleRate до 44 100 Гц.
cbp = dsp.ComplexBandpassDecimator(12,5000,44100)
cbp =
dsp.ComplexBandpassDecimator with properties:
CenterFrequency: 5000
Specification: 'Decimation factor'
DecimationFactor: 12
StopbandAttenuation: 80
TransitionWidth: 100
MinimizeComplexCoefficients: true
SampleRate: 44100
Вычислите стоимость реализации cbp использование cost функция.
c = cost(cbp)
c = struct with fields:
NumCoefficients: 201
NumStates: 379
RealMultiplicationsPerInputSample: 44.3333
RealAdditionsPerInputSample: 43.8333
Вычислите комплексную частотную характеристику комплексного полосно-пропускающего дециматора с помощью freqz функция.
Создайте dsp.ComplexBandpassDecimator объект. Установите DecimationFactor для 12, CenterFrequency до 5000 Гц и SampleRate до 44100 Гц. Вычислите и отобразите частотную характеристику.
cbp = dsp.ComplexBandpassDecimator(12,5000,44100); [h,f] = freqz(cbp); plot(f,20*log10(abs(h))) grid on xlabel('Frequency (Hz)') ylabel('h (dB)')
Пропустите входной сигнал через комплексный полосно-пропускающий дециматор и визуализируйте отфильтрованный спектр в спектральном анализаторе.
Инициализация
Создайте dsp.ComplexBandpassDecimator Системная object™ с центральной частотой, установленной на 2000 Гц, интересующей полосой, установленной на 1000 Гц, и частотой дискретизации, установленной на 48 кГц. Коэффициент десятикратного уменьшения вычисляется как отношение частоты дискретизации к интересующей полосе пропускания. Входом к дециматору является синусоида с длиной системой координат 1200 выборкой с тонами на 1625 Гц, 2000 Гц и 2125 Гц. Создайте dsp.SpectrumAnalyzer возможности для визуализации спектра сигнала.
Fs = 48e3; CF = 2000; BW = 1000; D = Fs/BW; FrameLength = 1200; bpdecim = dsp.ComplexBandpassDecimator(D,CF,Fs); sa = dsp.SpectrumAnalyzer('SampleRate',Fs/D,... 'YLimits',[-120 40],... 'FrequencyOffset',CF); tones = [1625 2000 2125]; sin = dsp.SineWave('SampleRate',Fs,'Frequency',tones,... 'SamplesPerFrame',FrameLength);
Визуализация фильтрующих каскадов
Использование visualizeFilterStages функция, можно визуализировать ответ каждой отдельной стадии фильтра с помощью FVTool.
visualizeFilterStages(bpdecim)
Отобразите info фильтра
The info функция отображает информацию о полосно-пропускающем дециматоре.
fprintf('%s',info(bpdecim))
Overall Decimation Factor : 48 Bandwidth : 1000 Hz Number of Filters : 5 Real multiplications per Input Sample: 14.708333 Real additions per Input Sample : 13.833333 Number of Coefficients : 89 Filters: Filter 1: dsp.FIRDecimator - Decimation Factor : 2 Filter 2: dsp.FIRDecimator - Decimation Factor : 2 Filter 3: dsp.FIRDecimator - Decimation Factor : 2 Filter 4: dsp.FIRDecimator - Decimation Factor : 3 Filter 5: dsp.FIRDecimator - Decimation Factor : 2
Входной поток и сигнал фильтрации
Создайте цикл for-для выполнения 1000 итераций. В каждой итерации поток в 1200 выборках (одна система координат) шумной синусоиды и прикладывает комплексный полосно-пропускающий дециматор к каждой системе координат входного сигнала. Визуализируйте входной и выходной спектр в анализаторе спектра, sa.
for index = 1:1000 x = sum(sin(),2) + 1e-4*randn(FrameLength,1); z = bpdecim(x); sa(z); end
Полосовой дециматор с центральной частотой 2000 Гц и шириной полосы 1000 Гц проходит три синусоиды тональных сигнала 1625 Гц, 2000 Гц и 2125 Гц.
Измените центральную частоту дециматора на 2400 Гц и фильтруйте сигнал.
release(bpdecim); bpdecim.CenterFrequency = 2400
bpdecim =
dsp.ComplexBandpassDecimator with properties:
CenterFrequency: 2400
Specification: 'Decimation factor'
DecimationFactor: 48
StopbandAttenuation: 80
TransitionWidth: 100
MinimizeComplexCoefficients: true
SampleRate: 48000
Сконфигурируйте анализатор спектра, чтобы показать интересующую пропускную способность, [-1900, 2900] Гц.
release(sa) sa.FrequencyOffset = 2400;
Поток в данных и фильтрация сигнала.
for index = 1:1000 x = sum(sin(),2) + 1e-4 * randn(FrameLength,1); z = bpdecim(x); sa(z); end
Тоны с частотой 2000 Гц и 2125 Гц передаются через дециматор, в то время как тон с частотой 1625 Гц отфильтровывается.
Комплексный полосно-пропускающий дециматор разработан путем применения комплексного преобразования сдвига частоты к lowpass прототипа. Прототип lowpass в этом случае является многоразовым, многоступенчатым фильтром с конечной импульсной характеристикой (КИХ). Желаемый сдвиг частоты применяется только к первому этапу. Последующие этапы масштабируют требуемый сдвиг частоты на их соответствующие совокупные коэффициенты десятикратного уменьшения. Для получения дополнительной информации смотрите Complex Bandpass Создания фильтра и Zoom FFT.