Создайте каскад фильтра Системных объектов
The dsp.FilterCascade создает многоступенчатую object™ System, которая позволяет создавать каскады Системных объектов, задержек и коэффициентов усиления скаляра. Этот объект действует аналогично cascade функция. Однако, cascade функция не поддерживает задержку как каскад фильтра.
Вы можете пройти dsp.FilterCascade Системный объект как этап другому dsp.FilterCascade Системный объект. Можно также пройти dsp.FilterCascade Системный объект как вход в cascade функция.
Когда вы вызываете объект, размер, тип данных и сложность входного сигнала должны поддерживаться всеми каскадами в фильтре. Этот объект поддерживает сигналы переменного размера, если каскады фильтра в объекте поддерживают сигналы переменного размера.
Для фильтрации сигнала с каскадом фильтров:
Создайте dsp.FilterCascade 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?».
Также можно сгенерировать MATLAB® функция от каскадного объекта фильтра и вызов этой функции для фильтрации сигнала. Сгенерированная функция поддерживает генерацию кода C/C + +. Для получения дополнительной информации смотрите generateFilteringCode функция.
FC = dsp.FilterCascadeFC который имеет одну стадию, dsp.FIRFilter Системный объект со свойствами по умолчанию.
FC = dsp.FilterCascade(filt1,filt2,...,filtn)FC, с первой ступенью, установленной на filt1, второй этап установлен на filt2и так далее. Каждый этап может быть фильтрующим Системным объектом, dsp.FilterCascade Системный объект, dsp.Delay Системный объект или скалярное значение усиления.
Например, создайте каскад фильтра, который включает lowpass, highpass-фильтр и каскад усиления.
lpFilt = dsp.LowpassFilter('StopbandFrequency',15000,... 'PassbandFrequency',12000); hpFilt = dsp.HighpassFilter('StopbandFrequency',5000,... 'PassbandFrequency',8000); gain = 2; bpFilt = dsp.FilterCascade(lpFilt,hpFilt,2);
y = FC(x)x при помощи каскада фильтров, заданного в FC и возвращает отфильтрованные выходы y. Размер, тип данных и сложность входного сигнала должны поддерживаться всеми каскадами фильтра. Этот объект поддерживает сигналы переменного размера, если каскады фильтра в объекте поддерживают сигналы переменного размера.
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)
Примечание.Этот пример выполняется только в R2016b или более поздней версии. Если вы используете более ранний релиз, замените каждый вызов функции на эквивалентный step синтаксис. Для примера, myObject(x) становится step(myObject,x).
Проектируйте полосно-пропускной фильтр путем каскадирования:
Высокочастотный фильтр с частотой стоповой полосы 5000 Гц и частотой полосы пропускания 8000 Гц
Lowpass с частотой полосы пропускания 12 000 Гц и частотой полосы остановки 15 000 Гц
Визуализируйте частотную характеристику с помощью fvtool.
lpFilt = dsp.LowpassFilter('StopbandFrequency',15000,... 'PassbandFrequency',12000); hpFilt = dsp.HighpassFilter('StopbandFrequency',5000,... 'PassbandFrequency',8000); bpFilt = dsp.FilterCascade(lpFilt,hpFilt); fvtool(bpFilt); legend('Bandpass filter');
Передайте шумную синусоиду как вход в полосно-пропускающий фильтр. Вход представляет собой сумму трёх синусоид с частотами на 3 кГц, 10 кГц и 15 кГц. Частота дискретизации составляет 48 кГц. Просмотрите вход и отфильтрованный выход на анализаторе спектра.
Тоны с частотой 3 кГц и 15 кГц ослабляются, а тон с частотой 10 кГц сохраняется полосно-пропускающим фильтром.
Sine1 = dsp.SineWave('Frequency',3e3,'SampleRate',48e3,'SamplesPerFrame',6000); Sine2 = dsp.SineWave('Frequency',10e3,'SampleRate',48e3,'SamplesPerFrame',6000); Sine3 = dsp.SineWave('Frequency',15e3,'SampleRate',48e3,'SamplesPerFrame',6000); SpecAna = dsp.SpectrumAnalyzer('PlotAsTwoSidedSpectrum',false, ... 'SampleRate',Sine1.SampleRate, ... 'NumInputPorts',2,... 'ShowLegend',true, ... 'YLimits',[-160,60]); SpecAna.ChannelNames = {'Original noisy signal','Filtered signal'}; for i = 1:1000 x = Sine1() + Sine2() + Sine3() + 0.1.*randn(Sine1.SamplesPerFrame,1); y = bpFilt(x); SpecAna(x,y); end release(SpecAna)
Создайте CIC дециматор. Каскадируйте дециматор с усилением.
cicdecim = dsp.CICDecimator('DecimationFactor',6,... 'NumSections',6); decimcasc = dsp.FilterCascade(cicdecim,1/gain(cicdecim));
Спроектируйте декиматор компенсации и каскадируйте его с каскадом фильтра, decimcasc. Эта операция вложяет dsp.FilterCascade объект как каскад в другом фильтре. Дециматор компенсации CIC имеет присущий ему коэффициент усиления gain(cicdecim). Коэффициент 1/gain(cicdecim) из каскада децимирующего фильтра, decimcasc, компенсирует коэффициент усиления фильтра компенсации.
fs = 16e3; % Sampling frequency of input of compensation decimator fPass = 4e3; % Passband frequency fStop = 4.5e3; % Stopband frequency ciccomp = dsp.CICCompensationDecimator(cicdecim,... 'DecimationFactor',2, ... 'PassbandFrequency',fPass, ... 'StopbandFrequency',fStop, ... 'SampleRate',fs); filtchain = dsp.FilterCascade(decimcasc,ciccomp);
Визуализируйте частотную характеристику каскада каскадов.
f = fvtool(decimcasc,ciccomp,filtchain,'Fs',[fs*6,fs,fs*6],... 'Arithmetic','fixed'); legend(f,'CIC Decimator','CIC Compensation Decimator',... 'Overall Response');
Спроектируйте двухступенчатый дециматор с 100-Hz шириной перехода, частотой дискретизации 2-kHz и 60-dB ослаблением в полосе остановки. Дециматор должен быть понижен в 4 раза.
decimSpec = fdesign.decimator(4,'Nyquist',4,'Tw,Ast',100,60,2000); filtCasc = design(decimSpec,'multistage','SystemObject',true);
Проверьте свой проект при помощи fvtool.
info(filtCasc)
ans =
'Discrete-Time Filter Cascade
----------------------------
Number of stages: 2
Stage1: dsp.FIRDecimator
-------
Discrete-Time FIR Multirate Filter (real)
-----------------------------------------
Filter Structure : Direct-Form FIR Polyphase Decimator
Decimation Factor : 2
Polyphase Length : 10
Filter Length : 19
Stable : Yes
Linear Phase : Yes (Type 1)
Arithmetic : double
Stage2: dsp.FIRDecimator
-------
Discrete-Time FIR Multirate Filter (real)
-----------------------------------------
Filter Structure : Direct-Form FIR Polyphase Decimator
Decimation Factor : 2
Polyphase Length : 18
Filter Length : 35
Stable : Yes
Linear Phase : Yes (Type 1)
Arithmetic : double
'
fvtool(filtCasc)
Сгенерируйте код для фильтрации данных с помощью этого проекта. Вы не можете сгенерировать код C/C + + из dsp.FilterCascade объект непосредственно, но можно сгенерировать код C/C + + из сгенерированной функции. Функция определяет этапы фильтрации и вызывает их последовательно. Функция сохранена в файле под названием my Decimator.m в текущей директории.
generateFilteringCode(filtCasc,'myDecimator');Мои Decimator функция создает каскад фильтров и вызывает каждый объект сцены в свою очередь.
type myDecimatorfunction y = myDecimator(x)
%MYDECIMATOR Construct filter cascade and process each stage
% MATLAB Code
% Generated by MATLAB(R) 9.10 and DSP System Toolbox 9.12.
% Generated on: 21-Apr-2021 05:18:31
% To generate C/C++ code from this function use the codegen command.
% Type 'help codegen' for more information.
%#codegen
%% Construction
persistent filter1 filter2
if isempty(filter1)
filter1 = dsp.FIRDecimator( ...
'Numerator', [0.0021878514650437845 0 -0.010189095418136306 0 0.031140395225498115 0 -0.082785931644222821 0 0.30979571849010851 0.5 0.30979571849010851 0 -0.082785931644222821 0 0.031140395225498115 0 -0.010189095418136306 0 0.0021878514650437845]);
filter2 = dsp.FIRDecimator( ...
'Numerator', [0.0011555011750488237 0 -0.0027482166351233102 0 0.0057681982289523072 0 -0.010736374060960912 0 0.018592020073668478 0 -0.031093723586671229 0 0.052603914610235683 0 -0.099130756073130377 0 0.31592697826202448 0.5 0.31592697826202448 0 -0.099130756073130377 0 0.052603914610235683 0 -0.031093723586671229 0 0.018592020073668478 0 -0.010736374060960912 0 0.0057681982289523072 0 -0.0027482166351233102 0 0.0011555011750488237]);
end
%% Process
y1 = filter1( x );
y = filter2( y1);