dsp.HighpassFilter

Конечная импульсная характеристика или БИХ высокочастотный фильтр

Описание

The dsp.HighpassFilter Системная object™ независимо фильтрует каждый канал входа с течением времени, используя данные проекты спецификации. Можно задать FilterType свойство dsp.HighpassFilter на 'FIR' или 'IIR' для реализации объекта в виде конечных импульсных характеристик или БИХ высокочастотного фильтра.

Чтобы фильтровать каждый канал вашего входа:

Создайте dsp.HighpassFilter 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?».

Создание

Синтаксис

HPF = dsp.HighpassFilter

HPF = dsp.HighpassFilter(Name,Value)

Описание

HPF = dsp.HighpassFilter возвращает фильтр highpass конечной импульсной характеристики минимального порядка, HPF, с настройками фильтра по умолчанию. Вызов объекта с настройками свойств по умолчанию фильтрует входные данные с частотой в полосе стоп- 8 кГц, ширина полосы пропускания 12 кГц, затухание в полосе задерживания 80 дБ и неравномерность в полосе пропускания 0.1 дБ.

пример

HPF = dsp.HighpassFilter(Name,Value) возвращает фильтр highpass с дополнительными свойствами, заданными одним или несколькими Name,Value аргументы в виде пар. Name - имя свойства и Value - соответствующее значение. Name должен находиться внутри одинарных кавычек (''). Можно задать несколько аргументы пары "имя-значение" в любом порядке как Name1,Value1,...,NameN,ValueN.

Свойства

расширить все

Если не указано иное, свойства являются нетронутыми, что означает, что вы не можете изменить их значения после вызова объекта. Объекты блокируются, когда вы вызываете их, и release функция разблокирует их.

Если свойство настраивается, можно изменить его значение в любой момент.

Для получения дополнительной информации об изменении значений свойств смотрите Разработку системы в MATLAB Использование Системных объектов.

`SampleRate` - Входная частота выборки
`44100` (по умолчанию) | положительный действительный скаляр

Входная частота выборки в Гц, заданная как разделенная разделенными запятой парами, состоящая из 'SampleRate' и положительный действительный скаляр.

Типы данных: single | double

`FilterType` - Тип фильтра
`'FIR'` (по умолчанию) | `'IIR'`

Тип фильтра, заданный как один из следующих опций:

'FIR' - Объект проектирует КИХ фильтр верхнего уровня.
'IIR' - Объект проектирует высокоскоростной (biquad) фильтр БИХ.

`DesignForMinimumOrder` - проект фильтра минимального порядка
`true` (по умолчанию) | `false`

Проект фильтра минимального порядка, заданная как разделенная разделенными запятой парами, состоящая из 'DesignForMinimumOrder' и логическое значение. Если это свойство true, затем dsp.HighpassFilter проектирует фильтры с минимальным порядком, который удовлетворяет спецификациям по частоте полосы пропускания, частоте полосы остановки, неравномерности в полосе пропускания и затуханию в полосе задерживания. Установите эти спецификации с помощью соответствующих свойств. Если это свойство false, затем объект проектирует фильтры с тем порядком, который вы задаете в FilterOrder свойство. Это создание фильтра соответствует спецификациям частоты, неравномерности в полосе пропускания и затухания в полосе задерживания полосы пропускания, которые вы задаете используя соответствующие свойства.

`FilterOrder` - Порядок фильтра конечной импульсной характеристики или БИХ
`50` (по умолчанию) | положительный целочисленный скаляр

Порядок фильтра конечной импульсной характеристики или БИХ, заданный как разделенная разделенными запятой парами, состоящая из 'FilterOrder' и положительный целочисленный скаляр.

Зависимости

Установка порядка фильтра действительна только тогда, когда значение 'DesignForMinimumOrder' является false.

`StopbandFrequency` - Частота ребра стоповой полосы фильтра
`8000` (по умолчанию) | действительная положительная скалярная величина

Фильтруйте частоту ребра стоповой полосы в Гц, заданную как разделенную разделенными запятой парами, состоящую из 'StopbandFrequency' и настоящая положительная скалярная величина. Значение частоты ребра стоповой полосы в Гц должно быть меньше частоты полосы пропускания.

Зависимости

Вы можете задать частоту ребра полосы упора только при 'DesignForMinimumOrder' является true.

`PassbandFrequency` - Частота ребра полосы пропускания фильтра
`12000` (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

Фильтруйте частоту ребра полосы пропускания в Гц, заданную как разделенную разделенными запятой парами, состоящую из 'PassbandFrequency' и настоящая положительная скалярная величина. Значение ребра полосы пропускания в Гц должно быть менее половины SampleRate и больше StopbandFrequency.

`StopbandAttenuation` - Минимальное ослабление в полосе упора
`80` (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

Минимальное ослабление в диапазоне остановок в дБ, заданное как разделенная разделенными запятой парами, состоящая из 'StopbandAttenuation' и настоящая положительная скалярная величина. Минимальное ослабление в полосе остановок по умолчанию равняется 80 дБ.

`PassbandRipple` - Максимальная пульсация фильтра в полосе пропускания
`0.1` (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

Максимальная пульсация фильтра в полосе пропускания, в дБ, задается как разделенная разделенными запятой парами, состоящая из 'PassbandRipple' и настоящая положительная скалярная величина. Максимальная пульсация фильтра по умолчанию равна 0.1 дБ.

Свойства с фиксированной точкой

`RoundingMethod` - Метод округления для выходных операций с фиксированной точкой
`'Floor'` (по умолчанию) | `'Ceiling'` | `'Convergent'` | `'Nearest'` | `'Round'` | `'Simplest'` | `'Zero'`

Метод округления для выходных операций с фиксированной точкой, заданный как вектор символов. Для получения дополнительной информации о режимах округления см. Раздел «Точность и область значений».

`CoefficientsDataType` - Длина слова и дроби коэффициентов
`numerictype([],16)` (по умолчанию) | `numerictype` объект

Длина слова и дроби коэффициентов, заданная как numerictype объект. Значение по умолчанию, numerictype(1,16) соответствует объекту числового типа со знаком с 16-битными коэффициентами и длиной дроби, определенной на основе значений коэффициентов, чтобы получить максимально возможную точность.

Это свойство не настраивается.

Размер слова на выходе совпадает с размером слова на входе. Длина дроби выхода вычисляется таким образом, чтобы вся динамическая область значений выхода могла быть представлен без переполнения. Для получения дополнительной информации о том, как вычисляется длина дроби выхода, смотрите Правила точности по фиксированной точке для предотвращения переполнения в конечную импульсную характеристику фильтрах.

Использование

Синтаксис

y = HPF(x)

Описание

пример

y = HPF(x) highpass фильтрует входной сигнал, x. y является высокочастотной отфильтрованной версией x.

Входные параметры

расширить все

`x` - Шумный вход данных
вектор | матрица

Зашумленные данные, заданный как вектор или матрица. Если входной сигнал является матрицей, каждый столбец матрицы рассматривается как независимый канал. Количество строк в входном сигнале обозначает длину канала. Этот объект принимает входы переменного размера. После того, как объект заблокирован, можно изменить размер каждого входного канала, но вы не можете изменить количество каналов.

Выходные аргументы

расширить все

`y` - Отфильтрованный выход
вектор | матрица

Отфильтрованный выход, возвращенный как вектор или матрица. Выход имеет тот же размер, тип данных и характеристики сложности, что и вход.

Функции объекта

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)

расширить все

Характерно для `dsp.HighpassFilter`

`freqz`	Частотная характеристика фильтра в дискретном времени Системного объекта
`fvtool`	Визуализация частотной характеристики фильтров DSP
`impz`	Импульсная характеристика фильтра в дискретном времени Системного объекта
`info`	Информация о фильтре Системный объект
`coeffs`	Возвращает фильтрация коэффициентов системного объекта в структуре
`cost`	Оценка стоимости реализации фильтра Системный объект
`grpdelay`	Групповая задержка фильтра в дискретном времени Системного объекта
`generatehdl`	Сгенерируйте HDL-код для квантованного DSP-фильтра (требует Filter Design HDL Coder)
`measure`	Измерьте характеристики частотной характеристики фильтра Системного объекта

Общий для всех системных объектов

`step`	Запуск алгоритма системного объекта
`release`	Отпустите ресурсы и допустите изменения в значениях свойств системного объекта и входных характеристиках
`reset`	Сброс внутренних состояний Системного объекта

Примеры

свернуть все

Импульсная и частотная характеристика конечных импульсных характеристик и БИХ высокочастотных фильтров

Открыть Live Script

Создайте минимальный порядок конечной импульсной характеристики высокочастотного фильтра для данных, отобранных с частотой дискретизации 44,1 кГц. Задает частоту полосы пропускания 12 кГц, частоту полосы остановки 8 кГц, неравномерность в полосе пропускания 0,1 дБ и затухание в полосе задерживания 80 дБ.

Fs = 44.1e3; 
filtertype = 'FIR';
Fpass = 12e3;
Fstop = 8e3; 
Rp = 0.1;
Astop = 80;
FIRHPF = dsp.HighpassFilter('SampleRate',Fs,...
                             'FilterType',filtertype,...
                             'PassbandFrequency',Fpass,...
                             'StopbandFrequency',Fstop,...
                             'PassbandRipple',Rp,...
                             'StopbandAttenuation',Astop);

Спроектируйте БИХ фильтр высокого уровня минимального порядка с такими же свойствами, как и конечной импульсной характеристикой фильтр высокого уровня. Использование clone чтобы создать системный объект с теми же свойствами, что и фильтр конечной импульсной характеристики Highpass. Измените FilterType свойство клонированного фильтра, чтобы IIR.

IIRHPF = clone(FIRHPF);
IIRHPF.FilterType = 'IIR';

Постройте график импульсной характеристики конечной импульсной характеристики высокочастотного фильтра. Коэффициент порядка нулей задерживается на 19 выборки, что равно групповой задержке фильтра. Фильтр конечной импульсной характеристики highpass является причинно- конечной импульсной характеристикой фильтром

fvtool(FIRHPF,'Analysis','impulse')

Figure Filter Visualization Tool - Impulse Response contains an axes and other objects of type uitoolbar, uimenu. The axes with title Impulse Response contains an object of type stem.

Постройте график импульсной характеристики БИХ высокочастотного фильтра.

fvtool(IIRHPF,'Analysis','impulse')

Figure Filter Visualization Tool - Impulse Response contains an axes and other objects of type uitoolbar, uimenu. The axes with title Impulse Response contains an object of type stem.

Постройте график величины и фазового отклика конечной импульсной характеристики highpass фильтра.

fvtool(FIRHPF,'Analysis','freq')

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

Постройте график величины и фазового отклика БИХ highpass фильтра.

fvtool(IIRHPF,'Analysis','freq')

Вычислите затраты на реализацию конечной импульсной характеристики highpass фильтра.

cost(FIRHPF)

ans = struct with fields:
                  NumCoefficients: 39
                        NumStates: 38
    MultiplicationsPerInputSample: 39
          AdditionsPerInputSample: 38

Вычислите затраты на реализацию БИХ highpass фильтра. Фильтр БИХ более эффективен в реализации, чем его конечной импульсной характеристике аналог.

cost(IIRHPF)

ans = struct with fields:
                  NumCoefficients: 18
                        NumStates: 14
    MultiplicationsPerInputSample: 18
          AdditionsPerInputSample: 14

Вычислите групповую задержку конечной импульсной характеристики высокочастотного фильтра.

grpdelay(FIRHPF)

Figure Filter Visualization Tool - Group delay contains an axes and other objects of type uitoolbar, uimenu. The axes with title Group delay contains an object of type line.

Вычислите групповую задержку высокочастотного фильтра БИХ. Фильтр конечной импульсной характеристики имеет постоянную групповую задержку (линейная фаза), в то время как его аналог БИХ не имеет.

grpdelay(IIRHPF)

Figure Filter Visualization Tool - Group delay contains an axes and other objects of type uitoolbar, uimenu. The axes with title Group delay contains an object of type line.

Фильтруйте белый Гауссов шум с помощью БИХ Highpass

Открыть скрипт

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. Например, myObject (x) становится шагом (myObject, x).

Настройте БИХ фильтр верхнего уровня. Частота дискретизации белого Гауссова шума составляет 44 100 Гц. Ширина полосы пропускания фильтра составляет 12 кГц, ширина полосы остановки - 8 кГц, неравномерность в полосе пропускания - 0,1 дБ, затухание в полосе задерживания - 80 дБ.

Fs = 44.1e3;
filtertype = 'IIR';
Fpass = 12e3;
Fstop = 8e3;
Rp = 0.1;
Astop = 80;
hpf = dsp.HighpassFilter('SampleRate',Fs,...
                             'FilterType',filtertype,...
                             'PassbandFrequency',Fpass,...
                             'StopbandFrequency',Fstop,...
                             'PassbandRipple',Rp,...
                             'StopbandAttenuation',Astop);

Просмотрите величину ответ highpass-фильтра.

fvtool(hpf)

Создайте объект анализатора спектра.

sa = dsp.SpectrumAnalyzer('SampleRate',44.1e3,...
    'PlotAsTwoSidedSpectrum',false,'ShowLegend',true,'YLimits',...
           [-150 30],...
           'Title',...
           'Input Signal and Output Signal of IIR Highpass Filter');
sa.ChannelNames = {'Input','Output'};

Фильтрация белого Гауссова шумного входного сигнала. Просмотрите вход и выходные сигналы с помощью анализатора спектра.

for k = 1:100
    Input = randn(1024,1);
    Output = hpf(Input);
    sa([Input,Output]);
end

Измерение характеристик частотной характеристики высокочастотного фильтра

Открыть Live Script

Измерьте характеристики частотной характеристики высокочастотного фильтра. Создайте dsp.HighpassFilter Системный объект со свойствами по умолчанию. Измерьте характеристики частотной характеристики фильтра.

HPF = dsp.HighpassFilter

HPF = 
  dsp.HighpassFilter with properties:

               FilterType: 'FIR'
    DesignForMinimumOrder: true
        StopbandFrequency: 8000
        PassbandFrequency: 12000
      StopbandAttenuation: 80
           PassbandRipple: 0.1000
               SampleRate: 44100

  Show all properties

HPFMeas = measure(HPF)

HPFMeas = 
Sample Rate      : 44.1 kHz   
Stopband Edge    : 8 kHz      
6-dB Point       : 10.418 kHz 
3-dB Point       : 10.8594 kHz
Passband Edge    : 12 kHz     
Stopband Atten.  : 81.8558 dB 
Passband Ripple  : 0.08066 dB 
Transition Width : 4 kHz

Алгоритмы

расширить все

Конечная импульсная характеристика Фильтр Высокочастотный

Когда FilterType для свойства задано значение 'FIR', а dsp.HighpassFilter объект выступает в качестве конечная импульсная характеристика фильтра. В этом строении dsp.HighpassFilter является альтернативой использованию firceqrip и firgr с dsp.FIRFilter. Этот объект конденсирует двухэтапный процесс в один. Для проекта минимального порядка объект использует обобщенный алгоритм Ремеза конечной импульсной характеристики создания фильтра. Для заданного проекта порядка объект использует ограниченный алгоритм equiripple конечной импульсной характеристики создания фильтра. Разработанный фильтр затем реализуется как линейный фазовый Type-1 фильтр с Direct form структура. Вы можете использовать measure чтобы убедиться, что проект соответствует предписанным спецификациям.

Высокоскоростной фильтр БИХ

Когда FilterType для свойства задано значение 'IIR', а dsp.HighpassFilter объект действует как высокоскоростной БИХ-фильтр. В этом строении этот объект использует метод эллиптического проектирования для вычисления SOS и значений шкалы, необходимых для соответствия спецификациям создания фильтра. Объект использует SOS и значения шкалы, чтобы настроить Direct form I биквадратичный БИХ, который формирует базис БИХ dsp.HighpassFilter Системный объект. Вы можете использовать measure чтобы убедиться, что проект соответствует предписанным спецификациям.

Ссылки

[1] Шпак, Д. Дж., и А. Антониу. «Обобщенный метод Ремеза для проекта конечной импульсной характеристики цифровых фильтров». IEEE^® Транзакции по схемам и системам. Том 37, Выпуск 2, Февраль 1990, стр. 161-174.

[2] Selesnick, I.W., and C. S. Burrus. «Алгоритмы обмена, которые дополняют алгоритм Паркса-Макклеллана для КИХ-фильтра линейной фазы проекта». Транзакции IEEE по схемам и системам. Vol. 44, Issue 2, Feb. 1997, pp. 137-143.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

Указания и ограничения по применению:

Смотрите Системные объекты в Генерации кода MATLAB (MATLAB Coder).

Этот объект поддерживает генерацию кода для ARM^® Кора^®Процессоры -M и ARM Cortex-A. Для получения дополнительной информации о генерации кода ARM Cortex смотрите Code Generation для процессоров ARM Cortex-M и ARM Cortex-A.

Этот объект также поддерживает генерацию кода SIMD с использованием технологии Intel AVX2 в следующих условиях:

FilterType установлено в 'FIR'.
Входной сигнал имеет тип данных single или double.

Технология SIMD значительно повышает эффективность сгенерированного кода.

Преобразование с фиксированной точкой
Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.

См. также

Введенный в R2015a

Документация

dsp.HighpassFilter

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

SampleRate - Входная частота выборки 44100 (по умолчанию) | положительный действительный скаляр

FilterType - Тип фильтра 'FIR' (по умолчанию) | 'IIR'

DesignForMinimumOrder - проект фильтра минимального порядка true (по умолчанию) | false

FilterOrder - Порядок фильтра конечной импульсной характеристики или БИХ 50 (по умолчанию) | положительный целочисленный скаляр

Зависимости

StopbandFrequency - Частота ребра стоповой полосы фильтра 8000 (по умолчанию) | действительная положительная скалярная величина

Зависимости

PassbandFrequency - Частота ребра полосы пропускания фильтра 12000 (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

StopbandAttenuation - Минимальное ослабление в полосе упора 80 (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

PassbandRipple - Максимальная пульсация фильтра в полосе пропускания 0.1 (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

RoundingMethod - Метод округления для выходных операций с фиксированной точкой 'Floor' (по умолчанию) | 'Ceiling' | 'Convergent' | 'Nearest' | 'Round' | 'Simplest' | 'Zero'

CoefficientsDataType - Длина слова и дроби коэффициентов numerictype([],16) (по умолчанию) | numerictype объект

Использование

Синтаксис

Описание

Входные параметры

x - Шумный вход данных вектор | матрица

Выходные аргументы

y - Отфильтрованный выход вектор | матрица

Функции объекта

Характерно для dsp.HighpassFilter

Общий для всех системных объектов

Примеры

Импульсная и частотная характеристика конечных импульсных характеристик и БИХ высокочастотных фильтров

Фильтруйте белый Гауссов шум с помощью БИХ Highpass

Измерение характеристик частотной характеристики высокочастотного фильтра

Алгоритмы

Конечная импульсная характеристика Фильтр Высокочастотный

Высокоскоростной фильтр БИХ

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

Преобразование с фиксированной точкой Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.

См. также

Функции

Объекты

Темы

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

`SampleRate` - Входная частота выборки
`44100` (по умолчанию) | положительный действительный скаляр

`FilterType` - Тип фильтра
`'FIR'` (по умолчанию) | `'IIR'`

`DesignForMinimumOrder` - проект фильтра минимального порядка
`true` (по умолчанию) | `false`

`FilterOrder` - Порядок фильтра конечной импульсной характеристики или БИХ
`50` (по умолчанию) | положительный целочисленный скаляр

`StopbandFrequency` - Частота ребра стоповой полосы фильтра
`8000` (по умолчанию) | действительная положительная скалярная величина

`PassbandFrequency` - Частота ребра полосы пропускания фильтра
`12000` (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

`StopbandAttenuation` - Минимальное ослабление в полосе упора
`80` (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

`PassbandRipple` - Максимальная пульсация фильтра в полосе пропускания
`0.1` (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

`RoundingMethod` - Метод округления для выходных операций с фиксированной точкой
`'Floor'` (по умолчанию) | `'Ceiling'` | `'Convergent'` | `'Nearest'` | `'Round'` | `'Simplest'` | `'Zero'`

`CoefficientsDataType` - Длина слова и дроби коэффициентов
`numerictype([],16)` (по умолчанию) | `numerictype` объект

`x` - Шумный вход данных
вектор | матрица

`y` - Отфильтрованный выход
вектор | матрица

Характерно для `dsp.HighpassFilter`

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

Преобразование с фиксированной точкой
Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.