rffilter

Создайте объект радиочастотного фильтра

Описание

Используйте rffilter объект для создания фильтра Butterworth, Chebyshev или Обратной Чебышевской РФ. Радиочастотный фильтр является объектом схемы с 2 портами, и можно включить этот объект в качестве элемента массива схемы.

Дополнительные сведения о проекте см. в Параметры, чтобы Задать фильтр и Советы по проектированию.

Можно также преобразовать rffilter объект lcladder при помощи lcladder объект. LCLad = lcladdder(rffiltobj) где rffilterobj является rffilter объект.

Создание

Синтаксис

rffiltobj = rffilter

rffiltobj = rffilter(Name,Value)

Описание

пример

rffiltobj = rffilter создает 2-портовый фильтр со свойствами по умолчанию.

пример

rffiltobj = rffilter(Name,Value) устанавливает свойства с помощью одной или нескольких пар "имя-значение". Для примера, rffiltobj = rffilter('FilterType','Chebyshev') создает 2-портовый Чебышевский радиочастотный фильтр. Можно задать несколько пары "имя-значение". Заключайте каждое имя свойства в кавычку.

Свойства

расширить все

`FilterType` - Тип фильтра
`'Butterworth'` (по умолчанию) | `'Chebyshev'` | `'InverseChebyshev'`

Тип фильтра, заданный как 'Butterworth', 'Chebyshev', или 'InverseChebyshev'.

Пример: 'FilterType','Chebyshev'

Пример: rfobj.FilterType = 'Chebyshev'

Типы данных: char | string

`ResponseType` - Тип отклика фильтра
`'Lowpass'` (по умолчанию) | `'Highpass'` | `'Bandpass'` | `'Bandstop'`

Тип отклика фильтра, заданный как 'Lowpass', 'Highpass', 'Bandpass', или 'Bandstop'. Для получения дополнительной информации см. Раздел «Частотные характеристики».

Пример: 'ResponseType','Highpass'

Пример: rfobj.ResponseType = 'Highpass'

Типы данных: char | string

`Implementation` - Реализация фильтра
`'LC Tee'` (по умолчанию) | `'LC Pi'` | `'Transfer function'`

Реализация фильтра, заданная как 'LC Tee', 'LC Pi', или 'Transfer function'.

Пример: 'Implementation','Transfer function'

Пример: rfobj.Implementation = 'Transfer function'

Зависимости

Для 'Inverse Chebyshev' введите фильтр, вы можете использовать только 'Transfer function' реализация.

Типы данных: char | string

`FilterOrder` - Порядок фильтрации
`3` (по умолчанию) | вещественным конечным неотрицательным целым числом

Порядок фильтра, заданный как действительное конечное неотрицательное целое число. В фильтре lowpass или highpass порядок задает количество сгруппированных элементов хранения. В полосно-пропускающем или полосно-заграждающем фильтре количество сглаженных запоминающих элементов вдвое превышает значение порядка.

Примечание

FilterOrder имеет наивысший приоритет среди всех пар "имя-значение" в создании фильтра. Использование этого свойства устанавливает UseFilterOrder свойство только для чтения, равное true.

Пример: 'FilterOrder',4

Пример: rfobj.FilterOrder = 4

Типы данных: double

`PassbandFrequency` - Частота полосы пропускания
скаляр | двухэлементный вектор

Частота полосы пропускания, заданная как:

Скаляр в герцах для фильтров lowpass и highpass.
Двухэлементный вектор в hertz для полосно-пропускающих или полосно-заграждающих фильтров.

По умолчанию значения 1e9 для lowpass, 2e9 для высокочастотного фильтра и [2e9 3e9] для полосы пропускания и [[1e9 4e9] для полосно-заграждающих фильтров.

Пример: 'PassbandFrequency',[3e6 5e6]

Пример: rfobj.PassbandFrequency = [3e6 5e6]

Типы данных: double

`StopbandFrequency` - Частота полосы стопора
скаляр | двухэлементный вектор

Частота диапазона остановки, заданная как:

Скаляр в герцах для фильтров lowpass и highpass.
Двухэлементный вектор в hertz для полосно-пропускающих или полосно-заграждающих фильтров.

По умолчанию значения 2e9 для lowpass, 1e9 для высокочастотного фильтра, [1.5e9 3.5e9] для полосно-пропускающих фильтров и [2.1e9 2.9e9] полосно-заграждающие фильтры.

Пример: rffilter('ResponseType','lowpass','StopbandFrequency',[3e6 5e6])

Пример: rfobj.StopbandFrequency = [3e6 5e6]

Типы данных: double

`PassbandAttenuation` - Ослабление полосы пропускания
`10*log10(2)` (по умолчанию) | скаляром

Ослабление полосы пропускания, заданное как скаляр в дБ. Для полосно-пропускающих фильтров это значение применяется одинаково к обоим ребрам полосы пропускания.

Пример: 'PassbandAttenuation',5

Пример: rfobj.PassbandAttenuation = 5

Типы данных: double

`StopbandAttenuation` - Затухание в полосе задерживания
`40` (по умолчанию) | скаляром

Затухание в полосе задерживания, заданное как скаляр в дБ. Для полосно-заграждающих фильтров это значение применяется одинаково к обоим ребрам полосы стопора.

Пример: 'StopbandAttenuation',30

Пример: rfobj.StopbandAttenuation = 30

Типы данных: double

`Zin` - Импеданс источника
`50` (по умолчанию) | положительный конечный скаляр вещественной части

Входной импеданс, заданный как положительный конечный скаляр вещественной части в омах.

Пример: 'Zin',70

Пример: rfobj.Zin = 70

Типы данных: double

`Zout` - Импеданс нагрузки
`50` (по умолчанию) | положительный конечный скаляр вещественной части

Импеданс нагрузки, заданный как положительный конечный скаляр вещественной части в омах.

Пример: 'Zout',70

Пример: rfobj.Zout = 70

Типы данных: double

`Name` - Имя объекта радиочастотного фильтра
`'Filter'` (по умолчанию) | вектор символов

Имя объекта радиочастотного фильтра, заданное как вектор символов. Два элемента одной схемы не могут иметь одинаковое имя. Все имена должны быть допустимыми MATLAB^® имена переменных.

Пример: 'Name','filter1'

Пример: rfobj.Name = 'filter1'

Типы данных: char | string

`NumPorts` - Количество портов
`2`

Количество портов, заданное как 2. Это свойство доступно только для чтения.

Типы данных: double

`Terminals` - Имена терминалов
`{'p1+','p2+','p1-','p2-'}`

Имена терминалов, заданные как {'p1 +', 'p2 +', 'p1-', 'p2-'}. Это свойство доступно только для чтения.

Типы данных: char

`DesignData` - Создание фильтра данных
структура

Фильтруйте проектные данные, заданные как структура. Это свойство доступно только для чтения. Для получения дополнительной информации смотрите Проект Data for LC Tee и LC Pi Topologies и Проекта Data for Transfer Function Implementation.

Типы данных: struct

`UseFilterOrder` - Порядок использования фильтра при создании фильтра
`true` | `false`

Использование порядка фильтра для создания фильтра, заданное как true или false. Это свойство доступно только для чтения.

Типы данных: logical

Функции объекта

`groupdelay`	Групповая задержка объекта S-параметра или объекта радиочастотного фильтра или объекта схемы RF Toolbox
`sparameters`	Объект S-параметра
`set`	Задайте `rffilter` значения свойств объекта
`zpk`	Преобразует rffilter в представление с нулями , полюса и усиления
`tf`	Преобразует rffilter в передаточную функцию
`lcladder`	Объект лестницы LC
`rfplot`	Постройте график входа отражения и усиления преобразователя совпадающей сети
`clone`	Создайте копию существующего элемента цепи или объекта цепи
`circuit`	Объект схемы

Примеры

свернуть все

Радиочастотный фильтр по умолчанию

Открыть Live Script

Создайте и просмотрите свойства объекта радиочастотного фильтра по умолчанию.

rfobj = rffilter

rfobj = 
  rffilter: Filter element

             FilterType: 'Butterworth'
           ResponseType: 'Lowpass'
         Implementation: 'LC Tee'
            FilterOrder: 3
      PassbandFrequency: 1.0000e+09
    PassbandAttenuation: 3.0103
                    Zin: 50
                   Zout: 50
             DesignData: [1x1 struct]
         UseFilterOrder: 1
                   Name: 'Filter'
               NumPorts: 2
              Terminals: {'p1+'  'p2+'  'p1-'  'p2-'}

rfobj.DesignData

ans = struct with fields:
            FilterOrder: 3
              Inductors: [7.9577e-09 7.9577e-09]
             Capacitors: 6.3662e-12
               Topology: 'lclowpasstee'
      PassbandFrequency: 1.0000e+09
    PassbandAttenuation: 3.0103

S-параметры фильтра полосы пропускания Batterworth (тип реализации LC Tee)

Открыть Live Script

Создайте объект фильтра полосы пропускания Batterworth с именем BFCG_162W с частотами полосы пропускания от 950 до 2200 МГц, частотами полосы остановки от 770 до 3000 МГц, ослаблением полосы пропускания 3,0 дБ и затуханием в полосе задерживания 40 дБ с использованием типа реализации 'LC Tee'. Вычислите S-параметры фильтра в 2,1 ГГц.

robj = rffilter('ResponseType','Bandpass','Implementation','LC Tee','PassbandFrequency',[950e6 2200e6],                        ...
    'StopbandFrequency',[770e6 3000e6],'PassbandAttenuation',3,'StopbandAttenuation',40);
robj.Name = 'BFCG_162W'

robj = 
  rffilter: Filter element

             FilterType: 'Butterworth'
           ResponseType: 'Bandpass'
         Implementation: 'LC Tee'
      PassbandFrequency: [950000000 2.2000e+09]
    PassbandAttenuation: 3
      StopbandFrequency: [770000000 3.0000e+09]
    StopbandAttenuation: 40
                    Zin: 50
                   Zout: 50
             DesignData: [1x1 struct]
         UseFilterOrder: 0
                   Name: 'BFCG_162W'
               NumPorts: 2
              Terminals: {'p1+'  'p2+'  'p1-'  'p2-'}

Вычислите S-параметры в 2,1 ГГц.

s = sparameters(robj,2.1e9)

s = 
  sparameters: S-parameters object

       NumPorts: 2
    Frequencies: 2.1000e+09
     Parameters: [2x2 double]
      Impedance: 50

  rfparam(obj,i,j) returns S-parameter Sij

Создайте lcladder объект из rffilter объект. Этот объект lcladder может использоваться в схеме непосредственно, а также может использоваться для параметрического анализа значений индуктивности и емкости.

l = lcladder(robj)

l = 
  lcladder: LC Ladder element

        Topology: 'bandpasstee'
     Inductances: [1x11 double]
    Capacitances: [1x11 double]
            Name: 'lcfilt'
        NumPorts: 2
       Terminals: {'p1+'  'p2+'  'p1-'  'p2-'}

В качестве альтернативы для доступа к индукторам и конденсаторам непосредственно от объекта фильтра используйте:

L = robj.DesignData.Inductors;
C = robj.DesignData.Capacitors;

Групповая задержка Lowpass Чебышева

Открыть Live Script

Создайте lowpass фильтр Чебышёва с частотой полосы пропускания 2 ГГц.

robj = rffilter('FilterType','Chebyshev','PassbandFrequency',2e9);

Установите порядок фильтра равным 5 и реализация для LC Pi.

set(robj,'FilterOrder',5,'Implementation','LC Pi');

Вычислите групповую задержку фильтра на частоте 1,9 ГГц.

groupdelay(robj,1.9e9)

ans = 1.4403e-09

Проект Фильтра Баттерворта и определение порядка фильтра

Открыть Live Script

Этот пример показов, как спроектировать lowpass Фильтра Баттерворта с частотой полосы пропускания 3 кГц, частотой полосы остановки 7 кГц, ослаблением полосы пропускания 2 дБ и затухание в полосе задерживания 60 дБ. Отобразите порядок фильтра такого разработанного фильтра и определите частоту полосы пропускания на 3.0103 дБ. См. раздел [2] в rffilter страница объекта.

Параметры фильтра

Fp = 3e3;          % Passband frequency, Hz
Ap = 2;            % Passband attenuation, dB
Fs = 7e3;          % Stopband frequency, Hz
As = 60;           % Stopband attenuation, dB

Проект фильтра

r = rffilter("FilterType","Butterworth","ResponseType","Lowpass","Implementation","Transfer function","PassbandFrequency",Fp,     ...
    "PassbandAttenuation",Ap,"StopbandFrequency",Fs,"StopbandAttenuation",As);

Порядок фильтра проектируемого фильтра

N = r.DesignData.FilterOrder;
sprintf('Calculated filter order is %d',N)

ans = 
'Calculated filter order is 9'

Частота в 3.0103 дБ

F_3dB = r.DesignData.PassbandFrequency/1e3;
sprintf('Frequency at 3.0103 dB is %d kHz',F_3dB)

ans = 
'Frequency at 3.0103 dB is 3.090733e+00 kHz'

Визуализация Величины реакции

frequencies = linspace(0,2*Fs,1001);
rfplot(r, frequencies)

Figure S-Parameters 21 contains an axes and another object of type uitoolbar. The axes with title s21 vs. Frequency contains an object of type line.

Примечание: Использовать rfplot и plot на том же рисунке используйте setrfplot. Тип 'help setrfplot'в командном окне для получения информации.

Ссылка

Ларри Д. Паарманн, Проект и анализ аналоговых фильтров: перспектива обработки сигналов, Kluwer Academic Publishers

Проектирование фильтра Чебышева и определение порядка фильтра

Открыть Live Script

Спроектируйте низкочастотный фильтр Чебышева с полосовой пульсацией 0,1 дБ, частотой отключения 1 рад/сек и ослаблением 50 дБ при 1,1 рад/сек. Отобразите порядок фильтра этого разработанного фильтра [1].

Определите параметры

Fp = 1/(2*pi);          % Passband frequency, Hz
Rp = 0.1;               % Ripple in Passband, dB
Fs = 1.1/(2*pi);        % Stopband frequency, Hz
As = 50;                % Stopband attenuation, dB

Проект фильтра

r = rffilter("FilterType","Chebyshev","ResponseType","Lowpass","Implementation","Transfer function","PassbandFrequency",Fp,     ...
    "PassbandAttenuation",Rp,"StopbandFrequency",Fs,"StopbandAttenuation",As)

r = 
  rffilter: Filter element

             FilterType: 'Chebyshev'
           ResponseType: 'Lowpass'
         Implementation: 'Transfer function'
      PassbandFrequency: 0.1592
    PassbandAttenuation: 0.1000
      StopbandFrequency: 0.1751
    StopbandAttenuation: 50
                    Zin: 50
                   Zout: 50
             DesignData: [1x1 struct]
         UseFilterOrder: 0
                   Name: 'Filter'
               NumPorts: 2
              Terminals: {'p1+'  'p2+'  'p1-'  'p2-'}

Порядок фильтра проектируемого фильтра

N = r.DesignData.FilterOrder;
sprintf('Calculated filter order is %d',N)

ans = 
'Calculated filter order is 19'

Ссылка

G.Ellis, Michael, Sr.Electronic Filter Analysis and Synthesis, Artech House, 1994

Частотная характеристика Чебышевского фильтра четного порядка

Открыть Live Script

Проектируйте даже фильтр Чебышева и постройте график частотной характеристики фильтра.

Частотная характеристика четного порядка фильтра Чебышева с помощью реализации передаточной функции

Проектируйте даже фильтр Чебышева с заданными параметрами.

Fp = 3e9;          % Passband frequency, GHz
Rp = 10;           % Passband attenuation, dB
Fs = 7e9;          % Stopband frequency, GHz
As = 50;           % Stopband attenuation, dB
rffiltobj = rffilter("FilterType","Chebyshev","ResponseType","Lowpass","Implementation","Transfer function","PassbandFrequency",Fp,...
    "PassbandAttenuation",Rp,"StopbandAttenuation",As, "StopbandFrequency",Fs);

Постройте график частотной характеристики четного порядка фильтра Чебышева с помощью rfplot функция.

rfplot(rffiltobj,linspace(0,7.5e9,1001))

Визуализируйте ослабление полосы остановки и полосы пропускания с помощью plot функция.

hold on;
plot([0 7.5], repmat([-rffiltobj.PassbandAttenuation -rffiltobj.StopbandAttenuation],2,1),'--')

Figure S-Parameters 21 contains an axes and another object of type uitoolbar. The axes with title s21 vs. Frequency contains 3 objects of type line.

Использование DesignData параметр для проверки порядка фильтра.

N = rffiltobj.DesignData.FilterOrder;
sprintf('Calculated filter order is %d',N)

ans = 
'Calculated filter order is 4'

Подробнее о

расширить все

Проект данных для топологий Tee и Pi LC

Для топологий LC Tee или Pi, DesignData возвращает значения индуктивности и конденсатора. В сложение, DesignData включает другие расчётные параметры, относящиеся к типу ответа.

Lowpass/Highpass Реакция: Порядок фильтра, Частота полосы пропускания, Ослабление полосы пропускания
Пропускная способность: Порядок фильтра, Частота полосы пропускания, Ослабление полосы пропускания, Вспомогательный (_Wx).
Bandstop Response: Порядок фильтрации, Частота остановки, Ослабление полосы пропускания, Вспомогательный (_Wx).

Для полосно-заграждающей характеристики _Wx является регулировкой для первой частоты, при которой прототип lowpass соответствует предписанным потерям полосы. Для пропускной способности _Wx является регулировкой спецификации ослабления полосы пропускания, не равной 3 дБ. Для получения дополнительной информации см. раздел [1].

Проект данных для реализации передаточной функции

Для реализации передаточной функции, DesignData возвращает факторизованные полиномиальные коэффициенты для S-параметров. Эти факторы группируют комплексные сопряженные условия, чтобы сохранить точность. Все S-параметры имеют общий знаменатель, присутствующий в Denominator. Условия числителя для _S11, _S22 и _S21 (_S21 = _S12) могут быть оценены с помощью факторизованного полинома, присутствующего в числителях Numerator11, Numerator22, и Numerator21, соответственно.

Для примера рассмотрим фильтр lowpass по умолчанию на 1 ГГц. Вы можете найти данные _S21 на 1 ГГц для фильтра следующим образом:

r = rffilter('Implementation','Transfer function');
f = 1e9;
num21 = [polyval(r.DesignData.Numerator21(1,:),1i*2*pi*f) ...
        polyval(r.DesignData.Numerator21(2,:),1i*2*pi*f)];
den = [polyval(r.DesignData.Denominator(1,:),1i*2*pi*f) ...
      polyval(r.DesignData.Denominator(2,:),1i*2*pi*f)];
s21_1GHz = prod(num21./den,2)

s21_1GHz =

  -0.5000 - 0.5000i

Кроме того, можно использовать sparameters функция для вычисления примера:

S = sparameters(r,1e9);
S.Parameters(2,1)

ans =

  -0.5000 - 0.5000i

В сложение, DesignData включает другие расчётные параметры, относящиеся к типу ответа для:

Lowpass/Highpass Реакция: Порядок фильтра, Частота полосы пропускания, Вспомогательная (Numerator21 Polynomial)
Примечание
Частота полосы пропускания составляет 3 дБ для фильтра Баттерворта.
Пропускная Способность: Порядок Фильтра, Частота Полосы пропускания, Вспомогательная (_Wx, Numerator21 Полином)
Bandstop Response: Порядок фильтрации, Частота стоповой полосы, Вспомогательная (_Wx, Numerator21 Полином)

Некоторые дополнительные советы по проектированию:

Частотные характеристики

Тип фильтра	Частотная характеристика
Lowpass
Highpass
Полосно-пропускающий
Bandstop

Параметры для определения фильтра и Советов по проектированию

В этой таблице показаны все параметры, необходимые для правильной разработки каждого фильтра:

Ссылки

[1] G.Ellis, Michael, Sr.Electronic Filter Analysis and Synthesis, Artech House, 1994

[2] Ларри Д. Паарманн, Проект и анализ аналоговых фильтров, перспектива обработки сигналов с MATLAB Examples, Kluwer Academic Publishers, 2001.

См. также

lcladder | nport | rfbudget | sparameters

Темы

Введенный в R2018b

Документация

rffilter

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

FilterType - Тип фильтра 'Butterworth' (по умолчанию) | 'Chebyshev' | 'InverseChebyshev'

ResponseType - Тип отклика фильтра 'Lowpass' (по умолчанию) | 'Highpass' | 'Bandpass' | 'Bandstop'

Implementation - Реализация фильтра 'LC Tee' (по умолчанию) | 'LC Pi' | 'Transfer function'

Зависимости

FilterOrder - Порядок фильтрации 3 (по умолчанию) | вещественным конечным неотрицательным целым числом

PassbandFrequency - Частота полосы пропускания скаляр | двухэлементный вектор

StopbandFrequency - Частота полосы стопора скаляр | двухэлементный вектор

PassbandAttenuation - Ослабление полосы пропускания 10*log10(2) (по умолчанию) | скаляром

StopbandAttenuation - Затухание в полосе задерживания 40 (по умолчанию) | скаляром

Zin - Импеданс источника 50 (по умолчанию) | положительный конечный скаляр вещественной части

Zout - Импеданс нагрузки 50 (по умолчанию) | положительный конечный скаляр вещественной части

Name - Имя объекта радиочастотного фильтра 'Filter' (по умолчанию) | вектор символов

NumPorts - Количество портов 2

Terminals - Имена терминалов {'p1+','p2+','p1-','p2-'}

DesignData - Создание фильтра данных структура

UseFilterOrder - Порядок использования фильтра при создании фильтра true | false

Функции объекта

Примеры

Радиочастотный фильтр по умолчанию

S-параметры фильтра полосы пропускания Batterworth (тип реализации LC Tee)

Групповая задержка Lowpass Чебышева

Проект Фильтра Баттерворта и определение порядка фильтра

Проектирование фильтра Чебышева и определение порядка фильтра

Частотная характеристика Чебышевского фильтра четного порядка

Подробнее о

Проект данных для топологий Tee и Pi LC

Проект данных для реализации передаточной функции

Частотные характеристики

Параметры для определения фильтра и Советов по проектированию

Ссылки

См. также

Темы

Документация RF Toolbox

Поддержка

`FilterType` - Тип фильтра
`'Butterworth'` (по умолчанию) | `'Chebyshev'` | `'InverseChebyshev'`

`ResponseType` - Тип отклика фильтра
`'Lowpass'` (по умолчанию) | `'Highpass'` | `'Bandpass'` | `'Bandstop'`

`Implementation` - Реализация фильтра
`'LC Tee'` (по умолчанию) | `'LC Pi'` | `'Transfer function'`

`FilterOrder` - Порядок фильтрации
`3` (по умолчанию) | вещественным конечным неотрицательным целым числом

`PassbandFrequency` - Частота полосы пропускания
скаляр | двухэлементный вектор

`StopbandFrequency` - Частота полосы стопора
скаляр | двухэлементный вектор

`PassbandAttenuation` - Ослабление полосы пропускания
`10*log10(2)` (по умолчанию) | скаляром

`StopbandAttenuation` - Затухание в полосе задерживания
`40` (по умолчанию) | скаляром

`Zin` - Импеданс источника
`50` (по умолчанию) | положительный конечный скаляр вещественной части

`Zout` - Импеданс нагрузки
`50` (по умолчанию) | положительный конечный скаляр вещественной части

`Name` - Имя объекта радиочастотного фильтра
`'Filter'` (по умолчанию) | вектор символов

`NumPorts` - Количество портов
`2`

`Terminals` - Имена терминалов
`{'p1+','p2+','p1-','p2-'}`

`DesignData` - Создание фильтра данных
структура

`UseFilterOrder` - Порядок использования фильтра при создании фильтра
`true` | `false`