Конечная импульсная характеристика или БИХ lowpass фильтр
The dsp.LowpassFilter объект независимо фильтрует каждый канал входа с течением времени, используя данные проектные спецификации. Можно задать FilterType свойство dsp.LowpassFilter на 'FIR' или 'IIR' для реализации объекта в виде конечных импульсных характеристик или БИХ lowpass.
Чтобы фильтровать каждый канал вашего входа:
Создайте dsp.LowpassFilter 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?».
LPF = dsp.LowpassFilterLPF, с настройками фильтра по умолчанию. Вызов объекта с настройками свойства по умолчанию фильтрует входные данные с частотой полосы пропускания 8 кГц, частота полосы 12 кГц, неравномерность в полосе пропускания 0.1 дБ и затухание в полосе задерживания 80 дБ.
LPF = dsp.LowpassFilter(Name,Value)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.
Чтобы использовать функцию объекта, задайте Системную object™ в качестве первого входного параметра. Например, чтобы освободить системные ресурсы системного объекта с именем obj, используйте следующий синтаксис:
release(obj)
Создайте фильтр конечной импульсной характеристики lowpass минимального порядка для данных, выбранных с частотой 44,1 кГц. Задает частоту полосы пропускания 8 кГц, частоту полосы остановки 12 кГц, неравномерность в полосе пропускания 0,1 дБ и затухание в полосе задерживания 80 дБ.
Fs = 44.1e3; filtertype = 'FIR'; Fpass = 8e3; Fstop = 12e3; Rp = 0.1; Astop = 80; FIRLPF = dsp.LowpassFilter('SampleRate',Fs, ... 'FilterType',filtertype, ... 'PassbandFrequency',Fpass, ... 'StopbandFrequency',Fstop, ... 'PassbandRipple',Rp, ... 'StopbandAttenuation',Astop);
Спроектируйте БИХ lowpass-фильтр минимального порядка с такими же свойствами, как и у конечной импульсной характеристики lowpass-фильтра. Измените FilterType свойство клонированного фильтра, чтобы IIR.
IIRLPF = clone(FIRLPF);
IIRLPF.FilterType = 'IIR';Постройте график импульсной характеристики конечной импульсной характеристики lowpass фильтра. Коэффициент порядка нулей задерживается на 19 выборки, что равно групповой задержке фильтра. Фильтр конечной импульсной характеристики lowpass является причинно- конечной импульсной характеристикой фильтром.
fvtool(FIRLPF,'Analysis','impulse')
Постройте график импульсной характеристики lowpass БИХ.
fvtool(IIRLPF,'Analysis','impulse')
Постройте график величины и фазового отклика фильтра конечной импульсной характеристики lowpass.
fvtool(FIRLPF,'Analysis','freq')
Постройте график величины и фазового отклика lowpass БИХ.
fvtool(IIRLPF,'Analysis','freq')
Вычислите стоимость реализации конечной импульсной характеристики lowpass фильтра.
cost(FIRLPF)
ans = struct with fields:
NumCoefficients: 39
NumStates: 38
MultiplicationsPerInputSample: 39
AdditionsPerInputSample: 38
Рассчитать стоимость реализации lowpass БИХ. БИХ более эффективен в реализации, чем конечная импульсная характеристика.
cost(IIRLPF)
ans = struct with fields:
NumCoefficients: 18
NumStates: 14
MultiplicationsPerInputSample: 18
AdditionsPerInputSample: 14
Вычислите групповую задержку lowpass конечной импульсной характеристики.
grpdelay(FIRLPF)
Вычислите групповую задержку lowpass БИХ. Фильтр конечной импульсной характеристики имеет постоянную групповую задержку (линейная фаза), в то время как его аналог БИХ не имеет.
grpdelay(IIRLPF)
Создайте lowpass со свойствами по умолчанию.
LPF = dsp.LowpassFilter;
Создайте объект анализатора спектра.
hSA = dsp.SpectrumAnalyzer('SampleRate',44.1e3,... 'PlotAsTwoSidedSpectrum',false,'ShowLegend',true,'YLimits',... [-150 30],... 'Title',... 'Input Signal and Output Signal of Lowpass Filter'); hSA.ChannelNames = {'Input','Output'};
Реализуйте step на LPF для фильтрации белого Гауссова шумного входного сигнала. Просмотрите вход и выходные сигналы с помощью анализатора спектра.
for k = 1:100 Input = randn(1024,1); Output = step(LPF,Input); step(hSA,[Input,Output]); end
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- lowpass фильтр. Частота дискретизации белого Гауссова шума составляет 44 100 Гц. Ширина полосы пропускания фильтра составляет 8 кГц, ширина полосы остановки - 12 кГц, неравномерность в полосе пропускания - 0,1 дБ, затухание в полосе задерживания - 80 дБ.
Fs = 44.1e3; filtertype = 'IIR'; Fpass = 8e3; Fstop = 12e3; Rp = 0.1; Astop = 80; LPF = dsp.LowpassFilter('SampleRate',Fs,... 'FilterType',filtertype,... 'PassbandFrequency',Fpass,... 'StopbandFrequency',Fstop,... 'PassbandRipple',Rp,... 'StopbandAttenuation',Astop);
Просмотрите величину ответ lowpass фильтра.
fvtool(LPF)
Создайте объект анализатора спектра.
hSA = dsp.SpectrumAnalyzer('SampleRate',44.1e3,... 'PlotAsTwoSidedSpectrum',false,'ShowLegend',true,'YLimits',... [-150 30],... 'Title',... 'Input Signal and Output Signal of IIR Lowpass Filter'); hSA.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 = LPF(Input); hSA([Input,Output]); end
Измерьте характеристики частотной характеристики lowpass. Создайте dsp.LowpassFilter Системный объект со свойствами по умолчанию. Измерьте характеристики частотной характеристики фильтра.
LPF = dsp.LowpassFilter
LPF =
dsp.LowpassFilter with properties:
FilterType: 'FIR'
DesignForMinimumOrder: true
PassbandFrequency: 8000
StopbandFrequency: 12000
PassbandRipple: 0.1000
StopbandAttenuation: 80
SampleRate: 44100
Show all properties
LPFMeas = measure(LPF)
LPFMeas = Sample Rate : 44.1 kHz Passband Edge : 8 kHz 3-dB Point : 9.1311 kHz 6-dB Point : 9.5723 kHz Stopband Edge : 12 kHz Passband Ripple : 0.08289 dB Stopband Atten. : 81.6141 dB Transition Width : 4 kHz
[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.