Спецификация фильтра Lowpass
D = fdesign.lowpass
D = fdesign.lowpass(SPEC)
D = fdesign.lowpass(SPEC,specvalue1,specvalue2,...)
D = fdesign.lowpass(specvalue1,specvalue2,specvalue3,specvalue4)
D = fdesign.lowpass(...,Fs)
D = fdesign.lowpass(...,MAGUNITS)
D = fdesign.lowpass создает lowpass объекта спецификации фильтров D, применение значений по умолчанию для опции спецификации по умолчанию 'Fp,Fst,Ap,Ast'.
D = fdesign.lowpass(SPEC) создает D объекта и устанавливает Specification свойство записи в SPEC. Записи в SPEC представляют различные функции фильтра, такие как порядок фильтра, которые управляют созданием фильтра. Допустимые значения для SPEC показаны ниже. Опции не чувствительны к регистру.
Примечание
Опции спецификаций, отмеченные звездочкой, требуют программного обеспечения DSP System Toolbox™.
'Fp,Fst,Ap,Ast' (опция по умолчанию)
'N,F3db'
'N,F3db,Ap' *
'N,F3db,Ap,Ast' *
'N,F3db,Ast' *
'N,F3db,Fst' *
'N,Fc'
'N,Fc,Ap,Ast'
'N,Fp,Ap'
'N,Fp,Ap,Ast'
'N,Fp,Fst,Ap' *
'N,Fp,F3db' *
'N,Fp,Fst'
'N,Fp,Fst,Ast' *
'N,Fst,Ap,Ast' *
'N,Fst,Ast'
'Nb,Na,Fp,Fst' *
Спецификации фильтра определяются следующим образом:
Ap - количество пульсации, допустимое в полосе пропускания в децибелах (единицы измерения по умолчанию). Также называется Апас.
Ast - ослабление в полосе упора в децибелах (единицах измерения по умолчанию). Также называется Астоп.
F3db - частота отсечения точки на 3 дБ ниже значения полосы пропускания. Указывается в нормированных модулях.
Fc - частота отсечения для точки 6 дБ ниже значения полосы пропускания. Указывается в нормированных модулях.
Fp - частота в начале полосы пропускания. Указывается в нормированных модулях. Также называется Fpass.
Fst - частота в конце полосы упора. Указывается в нормированных модулях. Также называется Fstop.
N - порядок фильтрации.
Na и Nb - порядок знаменателя и числителя.
Графически спецификации фильтра выглядят аналогично показанным на следующем рисунке.
Области между значениями спецификации, такими как Fp и Fst являются переходными областями, где реакция фильтра явным образом не задана.
D = fdesign.lowpass(SPEC,specvalue1,specvalue2,...) создает объект D и устанавливает значения спецификаций во время конструкции, используя specvalue1, specvalue2, и так далее для всех переменных спецификации в SPEC.
D = fdesign.lowpass(specvalue1,specvalue2,specvalue3,specvalue4) создает объект D со значениями для Specification по умолчанию свойства 'Fp,Fst,Ap,Ast' используя спецификации, которые вы предоставляете в качестве входных параметров specvalue1,specvalue2,specvalue3,specvalue4.
D = fdesign.lowpass(...,Fs) добавляет аргумент Fs, указанный в Гц для определения частоты дискретизации для использования. В этом случае все частоты в спецификациях также находятся в Гц.
D = fdesign.lowpass(...,MAGUNITS) задает модули для любой спецификации, заданной в входных параметрах. MAGUNITS может быть одним из
'linear' - задайте величину в линейных модулях
'dB' - задайте величину в дБ (децибелы)
'squared' - задайте величину в степенях
Когда вы опускаете MAGNUNITS аргумент, fdesign принимает, что все величины указаны в децибелах. Обратите внимание, что fdesign сохраняет все спецификации величин в децибелах (преобразование в децибелы при необходимости) независимо от того, как вы задаете величины.
Проектируйте фильтр Баттерворта с lowpass и высокочастотными характеристиками. 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.
Lowpass Фильтр
Создайте объект спецификации lowpass создания фильтра умолчанию с помощью fdesign.lowpass.
designSpecs = fdesign.lowpass
designSpecs =
lowpass with properties:
Response: 'Lowpass'
Specification: 'Fp,Fst,Ap,Ast'
Description: {4x1 cell}
NormalizedFrequency: 1
Fpass: 0.4500
Fstop: 0.5500
Apass: 1
Astop: 60
Определите доступные методы проекта, используя designmethods функция. Чтобы спроектировать фильтр Баттерворта, выберите butter.
designmethods(designSpecs,'SystemObject',true)Design Methods that support System objects for class fdesign.lowpass (Fp,Fst,Ap,Ast): butter cheby1 cheby2 ellip equiripple ifir kaiserwin multistage
При разработке фильтра можно задать дополнительные опции проекта. Просмотр списка опций с помощью designoptions функция. Эта функция также показывает опции проекта по умолчанию, используемые фильтром.
designoptions(designSpecs,'butter','SystemObject',true)
ans = struct with fields:
FilterStructure: {1x6 cell}
SOSScaleNorm: 'ustring'
SOSScaleOpts: 'fdopts.sosscaling'
MatchExactly: {'passband' 'stopband'}
DefaultFilterStructure: 'df2sos'
DefaultMatchExactly: 'stopband'
DefaultSOSScaleNorm: ''
DefaultSOSScaleOpts: [1x1 fdopts.sosscaling]
Используйте design функция для разработки фильтра. Передайте 'butter' и спецификации, заданные переменными designSpecs, как входные параметры. Задайте 'matchexactly' опция проекта для 'passband'.
lpFilter = design(designSpecs,'butter','matchexactly','passband','SystemObject',true);
Визуализация частотной характеристики проектируемого фильтра.
fvtool(lpFilter)
Фильтр Highpass
Создайте объект спецификации создания фильтра highpass с помощью fdesign.highpass. Задайте порядок 7 и частоту 3 дБ радианы/выборка.
designSpecs = fdesign.highpass('N,F3dB',7,.6); Определите доступные методы проекта. Чтобы спроектировать фильтр Баттерворта, выберите butter.
designmethods(designSpecs,'SystemObject',true)Design Methods that support System objects for class fdesign.highpass (N,F3dB): butter maxflat
При разработке фильтра можно задать дополнительные опции проекта. Просмотр списка опций с помощью designoptions функция. Эта функция также показывает опции проекта по умолчанию, используемые фильтром.
designoptions(designSpecs,'butter','SystemObject',true)
ans = struct with fields:
FilterStructure: {1x6 cell}
SOSScaleNorm: 'ustring'
SOSScaleOpts: 'fdopts.sosscaling'
DefaultFilterStructure: 'df2sos'
DefaultSOSScaleNorm: ''
DefaultSOSScaleOpts: [1x1 fdopts.sosscaling]
Чтобы спроектировать фильтр Баттерворта, используйте design и задайте 'butter' как вход. Задайте 'FilterStructure' на 'cascadeallpass'.
hpFilter = design(designSpecs,'butter','FilterStructure','cascadeallpass','SystemObject',true);
Визуализируйте высокочастотную характеристику.
fvtool(hpFilter)
Lowpass фильтрует сигнал дискретного времени, состоящий из двух синусоид.
Создайте объект спецификации фильтров lowpass. Задайте частоту полосы пропускания, которая будет рад/выборка и частота полосы стоп, чтобы рад/образец. Укажите 1 дБ допустимой неравномерности в полосе пропускания и затухание в полосе задерживания 60 дБ.
d = fdesign.lowpass('Fp,Fst,Ap,Ast',0.15,0.25,1,60);Запросите допустимые методы проекта для объекта спецификации фильтров, d.
designmethods(d)
Design Methods for class fdesign.lowpass (Fp,Fst,Ap,Ast): butter cheby1 cheby2 ellip equiripple ifir kaiserwin multistage
Создайте конечную импульсную характеристику KIR equiripple и посмотрите характеристику величины фильтра с fvtool.
Hd = design(d,'equiripple');
fvtool(Hd)
Создайте сигнал, состоящий из суммы двух синусоидов дискретного времени с частотами и рад/образец и амплитуды 1 и 0,25 соответственно. Пропустите сигнал дискретного времени с объектом фильтра KIR equiripple, Hd.
n = 0:159; x = (0.25*cos((pi/8)*n)+sin((pi/4)*n)); y = filter(Hd,x);
Вычислите преобразование Фурье исходного сигнала и фильтрованного сигнала. Проверьте, что высокочастотный компонент отфильтрован.
freq = 0:(2*pi)/160:pi; xdft = fft(x); ydft = fft(y); figure plot(freq/pi,abs(xdft(1:length(x)/2+1))) hold on plot(freq/pi,abs(ydft(1:length(y)/2+1))) hold off legend('Original Signal','Filtered Signal') ylabel('Magnitude') xlabel('Normalized Frequency (\times\pi rad/sample)')
Создайте фильтр порядка 10 с частотой 6-dB 9,6 кГц и частотой дискретизации 48 кГц. Проверьте доступные методы проекта.
d = fdesign.lowpass('N,Fc',10,9600,48000);
designmethods(d)Design Methods for class fdesign.lowpass (N,Fc): window
Единственным действительным методом проекта является метод окна конечной импульсной характеристики. Проектируйте фильтр.
Hd = design(d);
Отобразите характеристику величины фильтра. Точка -6 дБ находится на 9,6 кГц, как и ожидалось.
fvtool(Hd)
Создайте конечную импульсную характеристику фильтр равновесия с частотой полосы пропускания рад/выборка, частота в полосе остановок рад/образец, неравномерность в полосе пропускания 1 дБ и затухание в полосе задерживания 60 дБ. Проектируйте фильтр с линейной полосой упора 20 дБ/рад/образец.
D = fdesign.lowpass('Fp,Fst,Ap,Ast',0.2,0.25,1,60); Hd = design(D,'equiripple','StopbandShape','linear','StopbandDecay',20);
Визуализируйте частотную характеристику фильтра.
fvtool(Hd)
