Объект спецификации создания фильтра
fdesign.bandstop функция возвращает a bandstop объект спецификации создания фильтра, который содержит спецификации для фильтра, такие как частота полосы пропускания, частота полосы задерживания, неравномерность в полосе пропускания и порядок фильтра. Затем используйте design функция для разработки фильтра из объекта спецификаций создания фильтра.
Дополнительные опции управления см. в разделе Процедура создании фильтра. Полный рабочий процесс см. в проекте фильтра в Fdesign - Обзор процесса.
bandstopSpecs = fdesign.bandstop
Первая ширина полосы пропускания установлена на 0,35.
Частота первого диапазона остановки установлена на 0,45.
Частота второго диапазона остановки установлена на 0,55.
Частота второго полосы пропускания составляет 0,65.
Во-первых неравномерность в полосе пропускания 1 дБ.
Затухание в полосе задерживания устанавливается на 60 дБ.
Вторая неравномерность в полосе пропускания установлена на 1 дБ.
bandstopSpecs = fdesign.bandstop(spec,value1,...,valueN)spec. После выражения задайте значение для каждой опции. Если вы не задаете значения после spec аргумент, функция принимает значения по умолчанию.
bandstopSpecs = fdesign.bandstop(___,Fs)Fs должен быть задан как скаляр, завершающий другие предоставленные числовые значения. В этом случае все частоты в спецификациях также находятся в Гц.
Спецификация проекта fdesign.bandstop('Fp1,Fst1,Fst2,Fp2,Ap1,Ast,Ap2',.4,.5,.6,.7,1,80,.5) проектирует тот же фильтр, что и fdesign.bandstop('Fp1,Fst1,Fst2,Fp2,Ap1,Ast,Ap2',1600,2000,2400,2800,1,80,0.5,8000)
bandstopSpecs = fdesign.bandstop(___,magunits)magunits может быть одним из следующих: 'linear', 'dB', или 'squared'. Если этот аргумент опущен, 'dB' принято. Спецификации величины всегда преобразуются и хранятся в дБ независимо от того, как они были заданы. Если Fs предусмотрено, magunits должен следовать Fs в списке входных параметров.
Спроектируйте фильтр с ограниченной конечной импульсной характеристикой equiripple порядка 60 с частотой упора [12,8 22,4] кГц. Оба значения неравномерности в полосе пропускания ограничены 1 дБ. Частота дискретизации составляет 64 кГц.
Создайте bandstop отфильтровать объект спецификации проекта с помощью fdesign.bandstop и задайте эти расчётные параметры.
bandstopSpecs = fdesign.bandstop('N,Fp1,Fst1,Fst2,Fp2,C',60,9.6e3,12.8e3,22.4e3,25.6e3,64000);Ограничьте две полосы пропускания неравномерности в полосе пропускания 1 дБ.
bandstopSpecs.Passband1Constrained = true; bandstopSpecs.Apass1 = 1; bandstopSpecs.Passband2Constrained = true; bandstopSpecs.Apass2 = 1;
Проектируйте полосно-заграждающий фильтр, используя design функция. Получившийся фильтр является dsp.Filter Системные object™. Для получения дополнительной информации о том, как применить этот фильтр к потоковым данным, см. dsp.FIRFilter.
bandstopFilt = design(bandstopSpecs,'Systemobject',true)bandstopFilt =
dsp.FIRFilter with properties:
Structure: 'Direct form'
NumeratorSource: 'Property'
Numerator: [1x61 double]
InitialConditions: 0
Show all properties
Визуализируйте частотную характеристику проектируемого фильтра используя fvtool.
fvtool(bandstopFilt)
Измерьте характеристики частотной характеристики фильтра, используя measure.
measure(bandstopFilt)
ans = Sample Rate : 64 kHz First Passband Edge : 9.6 kHz First 3-dB Point : 10.5255 kHz First 6-dB Point : 10.9058 kHz First Stopband Edge : 12.8 kHz Second Stopband Edge : 22.4 kHz Second 6-dB Point : 24.2866 kHz Second 3-dB Point : 24.6685 kHz Second Passband Edge : 25.6 kHz First Passband Ripple : 0.11754 dB Stopband Atten. : 69.3934 dB Second Passband Ripple : 0.11761 dB First Transition Width : 3.2 kHz Second Transition Width : 3.2 kHz
Создайте эллиптический полосно-заграждающий фильтр минимального порядка. Процедура создания фильтра:
Задайте спецификации создания фильтра с помощью fdesign функция.
Выберите метод проектирования, предоставленный designmethods функция.
Чтобы определить доступные опции проекта для выбора, используйте designoptions функция.
Проектируйте фильтр с помощью design функция.
Конструкция fdesign.bandstop в состоянии по умолчанию и введите спецификации проекта в функцию.
bandstopSpecs = fdesign.bandstop(.3,.4,.6,.7,.5,60,1)
bandstopSpecs =
bandstop with properties:
Response: 'Bandstop'
Specification: 'Fp1,Fst1,Fst2,Fp2,Ap1,Ast,Ap2'
Description: {7x1 cell}
NormalizedFrequency: 1
Fpass1: 0.3000
Fstop1: 0.4000
Fstop2: 0.6000
Fpass2: 0.7000
Apass1: 0.5000
Astop: 60
Apass2: 1
Определите доступные designmetods с помощью designmethods функция. Чтобы спроектировать эллиптический фильтр, выберите ellip.
designmethods(bandstopSpecs,'Systemobject',true)Design Methods that support System objects for class fdesign.bandstop (Fp1,Fst1,Fst2,Fp2,Ap1,Ast,Ap2): butter cheby1 cheby2 ellip equiripple kaiserwin
При разработке фильтра можно задать дополнительные опции проекта. Просмотр списка опций с помощью designoptions функция. Функция также показывает опции проекта по умолчанию, используемые фильтром.
designoptions(bandstopSpecs,'ellip')ans = struct with fields:
FilterStructure: {1x6 cell}
SOSScaleNorm: 'ustring'
SOSScaleOpts: 'fdopts.sosscaling'
MatchExactly: {'passband' 'stopband' 'both'}
SystemObject: 'bool'
DefaultFilterStructure: 'df2sos'
DefaultMatchExactly: 'both'
DefaultSOSScaleNorm: ''
DefaultSOSScaleOpts: [1x1 fdopts.sosscaling]
DefaultSystemObject: 0
Используйте design функция для разработки фильтра. Передайте 'ellip' и спецификации, заданные переменной 'bandstopSpecs', как входные параметры.
bsFilter = design(bandstopSpecs,'ellip','Systemobject',true)
bsFilter =
dsp.BiquadFilter with properties:
Structure: 'Direct form II'
SOSMatrixSource: 'Property'
SOSMatrix: [5x6 double]
ScaleValues: [6x1 double]
InitialConditions: 0
OptimizeUnityScaleValues: true
Show all properties
Визуализация частотной характеристики проектируемого фильтра.
fvtool(bsFilter)
Создайте полосно-заграждающий фильтр, чтобы отклонить дискретную полосу частот между 3,/8 и 5,/8 рад/выборка. При частоте дискретизации 48 кГц эти значения переводятся в частотную область значений [9 15] кГц. Примените фильтр к сигналу дискретного времени, состоящему из суперпозиции трех синусоидов дискретного времени.
Фильтр разработан, сначала создав объект bandstop создания фильтра specifications, а затем передав объект как вход в design функция.
Проектирование полосно-заграждающего фильтра
Создайте объект спецификаций создания фильтра bandstop с помощью fdesign.bandstop.
bandstopSpecs = fdesign.bandstop(1/4,3/8,5/8,6/8,1,60,1)
bandstopSpecs =
bandstop with properties:
Response: 'Bandstop'
Specification: 'Fp1,Fst1,Fst2,Fp2,Ap1,Ast,Ap2'
Description: {7x1 cell}
NormalizedFrequency: 1
Fpass1: 0.2500
Fstop1: 0.3750
Fstop2: 0.6250
Fpass2: 0.7500
Apass1: 1
Astop: 60
Apass2: 1
Список доступных методов проекта для этого объекта.
designmethods(bandstopSpecs)
Design Methods for class fdesign.bandstop (Fp1,Fst1,Fst2,Fp2,Ap1,Ast,Ap2): butter cheby1 cheby2 ellip equiripple kaiserwin
Чтобы спроектировать фильтр равновесия, выберите 'equiripple'.
bsFilter = design(bandstopSpecs,'equiripple','Systemobject',true)
bsFilter =
dsp.FIRFilter with properties:
Structure: 'Direct form'
NumeratorSource: 'Property'
Numerator: [1x37 double]
InitialConditions: 0
Show all properties
Визуализация частотной характеристики проектируемого фильтра.
fvtool(bsFilter,'Fs',48000)
Создайте синусоидальный сигнал
Создайте сигнал, который является суммой трех синусоидов с частотами на 1 кГц, 12 кГц и 16 кГц. Инициализируйте анализатор спектра, чтобы просмотреть исходный сигнал и отфильтрованный сигнал.
Sine1 = dsp.SineWave('Frequency',1e3,'SampleRate',44.1e3,'SamplesPerFrame',4000); Sine2 = dsp.SineWave('Frequency',12e3,'SampleRate',44.1e3,'SamplesPerFrame',4000); Sine3 = dsp.SineWave('Frequency',16e3,'SampleRate',44.1e3,'SamplesPerFrame',4000); SpecAna = dsp.SpectrumAnalyzer('PlotAsTwoSidedSpectrum',false, ... 'SampleRate',Sine1.SampleRate, ... 'NumInputPorts',2,... 'ShowLegend',true, ... 'YLimits',[-240,45]); SpecAna.ChannelNames = {'Original noisy signal','Filtered signal'};
Фильтрация синусоидального сигнала
Фильтрация синусоидального сигнала с помощью полосно-заграждающего фильтра, который был разработан. Просмотрите исходный сигнал и отфильтрованный сигнал в анализаторе спектра. Тон на частоте 1 кГц не влияет. Тон при 12 кГц отфильтровывают и ослабляют, а тон при 16 кГц мягко ослабляется, поскольку он появляется в переходной полосе фильтра.
for i = 1 : 1000 x = Sine1()+Sine2()+Sine3(); y = bsFilter(x); SpecAna(x,y); end release(SpecAna)
spec - Спецификации'Fp1,Fst1,Fst2,Fp2,Ap1,Ast,Ap2' (по умолчанию) | 'N,F3dB1,F3dB2' | 'N,F3dB1,F3dB2,Ap' | ...Выражение спецификации, заданное как один из следующих векторов символов:
'Fp1,Fst1,Fst2,Fp2,Ap1,Ast,Ap2' (по умолчанию)
'N,F3dB1,F3dB2'
'N,F3dB1,F3dB2,Ap' *
'N,F3dB1,F3dB2,Ap,Ast' *
'N,F3dB1,F3dB2,Ast' *
'N,F3dB1,F3dB2,BWp' *
'N,F3dB1,F3dB2,BWst' *
'N,Fc1,Fc2'
'N,Fc1,Fc2,Ap1,Ast,Ap2'
'N,Fp1,Fp2,Ap'
'N,Fp1,Fp2,Ap,Ast'
'N,Fp1,Fst1,Fst2,Fp2'
'N,Fp1,Fst1,Fst2,Fp2,C' *
'N,Fp1,Fst1,Fst2,Fp2,Ap' *
'N,Fst1,Fst2,Ast'
'Nb,Na,Fp1,Fst1,Fst2,Fp2' *
Эта таблица описывает каждую опцию, которая может появиться в выражении.
| Опция спецификации | Описание |
|---|---|
Ap | Количество пульсации, допустимое в полосе пропускания, указывается как Apass в дБ. |
Ap1 | Количество пульсации, допустимое в первой полосе пропускания, указывается как Apass1 в дБ. |
Ap2 | Количество пульсации, допустимое во второй полосе пропускания, указывается как Apass2 в дБ. |
Ast | Затухание в полосе задерживания (дБ), заданное с помощью Astop. |
BWp | Шумовая полоса полосы пропускания фильтра, заданная как BWpass в нормированных частотных модулях. |
BWst | Ширина полосы пропускания фильтра, заданная как BWstop в нормированных частотных модулях. |
F3dB1 | Частота точки 3 дБ ниже значения полосы пропускания для первого среза, заданная в нормированных частотных модулях. Применяется к БИХ. |
F3dB2 | Частота точки 3 дБ ниже значения полосы пропускания для второго среза, заданная в нормированных частотных модулях. Применяется к БИХ. |
Fc1 | Первая частота отсечения (нормированные модули), заданная с помощью Fcutoff1. Применяется к конечная импульсная характеристика. |
Fc2 | Вторая частота отсечения (нормированные модули), заданная с помощью Fcutoff1. Применяется к конечная импульсная характеристика. |
Fp1 | Частота в начале полосы пропускания, заданная как Fpass1 в нормированных частотных модулях. |
Fp2 | Частота в конце полосы пропускания, заданная как Fpass2 в нормированных частотных модулях. |
Fst1 | Частота в конце первой полосы упора, заданная как Fstop1 в нормированных частотных модулях. |
Fst2 | Частота в начале второй упорной полосы, заданная как Fstop2 в нормированных частотных модулях. |
N | Порядок фильтрации для конечной импульсной характеристики фильтров. Или как числитель, так и порядки знаменателя для БИХ при Na и Nb не предусмотрены. Задается с использованием FilterOrder. |
Nb | Порядок числителя для БИХ, заданный с помощью DenOrder свойство. |
Na | Порядок знаменателя для БИХ, заданный с помощью NumOrder свойство. |
C | Флаг полосы. Это позволяет вам задать неравномерность в полосе пропускания или затухание в полосе задерживания для проектов фиксированного порядка в одной или двух из трех полос. В спецификации |
Графически спецификации фильтра выглядят аналогично показанным на следующем рисунке.
Области между значениями спецификации, такими как Fp1 и Fst1 являются переходными областями, где реакция фильтра явным образом не задана.
Методы проекта, доступные для разработки фильтра, зависят от выражения спецификации. Вы можете получить эти методы, используя designmethods функция. В таблице перечислены каждое выражение спецификации, поддерживаемое fdesign.bandstop и соответствующие доступные методы проекта.
| Выражение спецификации | Поддерживаемые методы проекта |
|---|---|
'Fp1,Fst1,Fst2,Fp2,Ap1,Ast,Ap2' | butter, cheby1, cheby2, ellip, equiripple, kaiserwin |
'N,F3dB1,F3dB2' | butter |
'N,F3dB1,F3dB2,Ap' | cheby1 |
'N,F3dB1,F3dB2,Ap,Ast' | ellip |
'N,F3dB1,F3dB2,Ast' | cheby2, ellip |
'N,F3dB1,F3dB2,BWp' | cheby1 |
'N,F3dB1,F3dB2,BWst' | cheby2 |
'N,Fc1,Fc2' | window |
'N,Fc1,Fc2,Ap1,Ast,Ap2' | fircls |
'N,Fp1,Fp2,Ap' | cheby1 |
'N,Fp1,Fp2,Ap,Ast' | ellip |
'N,Fp1,Fst1,Fst2,Fp2' | iirlpnorm, equiripple, firls |
'N,Fp1,Fst1,Fst2,Fp2,C' | equiripple |
'N,Fp1,Fst1,Fst2,Fp2,Ap' | ellip |
'N,Fst1,Fst2,Ast' | cheby2 |
'Nb,Na,Fp1,Fst1,Fst2,Fp2' | iirlpnorm |
Чтобы спроектировать фильтр, вызовите design функция с одним из этих методов проекта в качестве входов. Вы можете выбрать тип фильтра отклика путем передачи 'FIR' или 'IIR' в design функция. Для получения дополнительной информации см. design. Введите help(bandstopSpecs,'method') в MATLAB® командная строка для получения подробной помощи по опциям проекта для данного метода проекта, 'method'.
Для получения дополнительной информации о процедуре смотрите Процедуру создания фильтра. Для получения примера смотрите Проект Notch Filter.
value1,...,valueN - Значения спецификацийЗначения спецификации, заданные как разделенный списками , разделенными запятыми значений. Задайте значение для каждой опции в spec в том же порядке, в котором опции появляются в выражении.
Пример: bandstopSpecs = fdesign.bandstop('N,Fp1,Fst1,Fst2,Fp2,C',n,fp1,fst1,fst2,fp2,c)
Приведенные ниже аргументы описывают более подробную информацию для каждой опции выражения.
n - Порядок фильтрацииПорядок фильтрации для конечная импульсная характеристика, заданный как положительное целое число. В случае БИХ создания фильтра, если nb и na не предусмотрены, это значение интерпретируется как порядок числителя и порядок знаменателя.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
nb - Порядок числителя для БИХПорядок числителя для БИХ, заданный как неотрицательное целое число.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
na - порядок знаменателя для БИХПорядок знаменателя для БИХ, заданный как положительное целое число.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
c - Флаг ограниченной полосыЭто позволяет вам задать неравномерность в полосе пропускания или затухание в полосе задерживания для проектов фиксированного порядка в одной или двух из трех полос.
В спецификации 'N,Fp1,Fst1,Fst2,Fp2,C', вы не можете задать ограничения для всех трех диапазонов (две полосы пропускания и одна полоса остановки) одновременно. Можно задать ограничения в любой одной или двух полосах.
Рассмотрите следующую спецификацию проекта полосы пропускания, где обе полосы пропускания ограничены значением по умолчанию 1 дБ.
Пример: spec = fdesign.bandstop('N,Fp1,Fst1,Fst2,Fp2,C',10,0.35,0.45,0.55,0.65); spec.Passband1Constrained=true; spec.Passband2Constrained=true;
ap - Неравномерность в полосе пропусканияНеравномерность в полосе пропускания, заданная как положительная скалярная величина в дБ. Если magunits является 'linear' или 'squared', неравномерность в полосе пропускания преобразуется и хранится в дБ функцией независимо от того, как она была задана.
Заданное ap значение применяется как к первой полосе пропускания, так и ко второй полосе пропускания.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
ap1 - Первая неравномерность в полосе пропускания в дБКоличество пульсации, допустимое в первой полосе пропускания, заданное в виде положительной скалярной величины в дБ. Если magunits является 'linear' или 'squared'первую неравномерность в полосе пропускания преобразуют и сохраняют в дБ функцией независимо от того, как она была задана.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
ap2 - Вторая неравномерность в полосе пропускания в дБКоличество пульсации, допустимое во второй полосе пропускания, заданное в виде положительной скалярной величины в дБ. Если magunits является 'linear' или 'squared'вторая неравномерность в полосе пропускания преобразуется и сохранена в дБ функцией независимо от того, как она была задана.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
ast - Затухание в полосе задерживания в дБЗатухание в полосе задерживания, заданная как положительная скалярная величина в дБ. Если magunits является 'linear' или 'squared', затухание в полосе задерживания преобразуется и хранится в дБ функцией независимо от того, как она была задана.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
bwp - Ширина полосы пропусканияШирина полосы пропускания фильтра в нормированных частотных модулях, заданная как положительная скалярная величина.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
bwst - Ширина частотного диапазона стоп-диапазонаШумовая полоса фильтра в нормированных частотных модулях, заданная как положительная скалярная величина меньше F3dB2− <reservedrangesplaceholder0>.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
F3dB1 - Первая частота 3 дБПервая частота 3 дБ, заданная как положительная скалярная величина в нормализованных частотных модулях.
Это частота точки 3 дБ ниже значения полосы пропускания для первого отключения. Применяется только к БИХ.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
F3dB2 - Вторая частота 3 дБВторая частота 3 дБ, заданная как положительная скалярная величина в нормализованных частотных модулях.
Это частота точки 3 дБ ниже значения полосы пропускания для второго среза. Применяется только к БИХ.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
fc1 - Первая частота отключенияПервая частота отсечения, заданная как положительная скалярная величина в нормированных частотных модулях.
Применяется только к конечная импульсная характеристика.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
fc2 - Вторая частота отключенияВторая частота отсечения, заданная как положительная скалярная величина в нормированных частотных модулях.
Применяется только к конечная импульсная характеристика.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
fst1 - Частота первой полосы остановкиПервая частота полосы остановки, заданная как положительная скалярная величина в нормализованных частотных модулях.
Это частота в начале полосы значений.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
fst2 - Вторая частота полосы упораВторая частота полосы остановки, заданная как положительная скалярная величина в нормированных частотных модулях.
Это частота в конце полосы значений.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
fp1 - Частота первой полосы пропусканияПервая ширина полосы пропускания, заданная как положительная скалярная величина в нормализованных частотных модулях.
Это частота в конце первой полосы пропускания.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
fp2 - Вторая частота полосы пропусканияВторая ширина полосы пропускания, заданная как положительная скалярная величина в нормированных частотных модулях.
Это частота в начале второго полосы пропускания.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
Fs - Частота дискретизацииЧастота дискретизации фильтруемого сигнала в виде скаляра в Гц. Задайте частоту дискретизации как скаляр, завершающий другие предоставленные числовые значения. Когда Fs предусмотрено, Fs принимается в Гц, как и все другие приведенные значения частоты. Обратите внимание, что вы не должны изменять строку спецификации.
Следующий проект имеет строку спецификации, установленную на 'Fp1,Fst1,Fst2,Fp2,Ap1,Ast,Ap2', и частота дискретизации, установленная на 8000 Гц.
bandstopSpecs = fdesign.bandstop('Fp1,Fst1,Fst2,Fp2,Ap1,Ast,Ap2',1600,2000,2400,2800,1,80,.5,8000); filt = design(bandstopSpecs,'Systemobject',true);
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
magunits - модули величины'dB' (по умолчанию) | 'linear' | 'squared'Модули спецификации величины, заданные как 'dB', 'linear', или 'squared'. Если этот аргумент опущен, 'dB' принято. Обратите внимание, что спецификации величины всегда преобразуются и хранятся в дБ независимо от того, как они были заданы. Если Fs является одним из входных параметров, magunits должен быть задан после Fs в списке входных параметров.
bandstopSpecs - Объект спецификации проекта полосно-заграждающего фильтраbandstopОбъект спецификации создания фильтра, возвращенный как bandstop объект. Поля объекта зависят от spec входной вектор символов.
Рассмотрим пример, где spec для аргумента задано значение 'N,Fc1,Fc2', и соответствующие значения установлены в 10, 0.6, и 0.8, соответственно. The bandstop объект спецификации создания фильтра заполнен следующими полями:
fdesign | fdesign.bandpass | fdesign.highpass | fdesign.lowpass