Разработка и реализация фильтр

Спроектируйте цифровой фильтр в Simulink

Можно спроектировать lowpass, highpass, полосу пропускания и заграждающие фильтры с помощью или блока Digital Filter Design или Мастера Реализации Фильтра. Эти блоки способны к вычислению коэффициентов фильтра для различных структур фильтра. В этом разделе вы используете блок Digital Filter Design, чтобы преобразовать белый шум в низкочастотный шум, таким образом, можно симулировать его эффект на системе.

Как практическое применение, предположите, что пилот говорит в микрофон в кабине самолета. Шум ветра, передающего по фюзеляжу, также достигает микрофона. Датчик измеряет шум ветра за пределами плоскости. Вы хотите оценить шум ветра в кабине и вычесть его с входа на микрофон так, чтобы только речь пилота была передана. В этой главе вы сначала изучаете, как смоделировать низкочастотный шум, который достигает микрофона. Позже, вы изучаете, как удалить этот шум так, чтобы только речь пилота услышали.

В этой теме вы используете блок Digital Filter Design, чтобы создать низкочастотный шум, который моделирует шум ветра в кабине:

  1. Откройте модель путем ввода

    ex_gstut3

    в MATLAB® командная строка. Эта модель содержит блок Scope, который отображает исходную синусоиду и синусоиду с добавленным белым шумом.

    Snap shot of the model block diagram. On left, there is a Sine Wave block and a Random Source block feeding into an adder. The original sinusoidal signal with no noise and the noisy sinusoidal signal are fed into a Scope.

  2. Откройте библиотеку DSP System Toolbox™ путем ввода dsplib в командной строке MATLAB.

  3. Преобразуйте белый шум в низкочастотный шум путем введения блока Digital Filter Design в модель. В сценарии самолета воздух, передающий по фюзеляжу, создает белый шум, который измеряется датчиком. Случайный Исходный блок моделирует этот шум. Фюзеляж самолета преобразует этот белый шум в низкочастотный шум, тип цветного шума, который слышат в кабине. Этот шум содержит только определенные частоты и больше затрудняет, чтобы устранить. В этом примере вы моделируете низкочастотный шум использование блока Digital Filter Design. Этот блок использует функциональность Инструмента Создания фильтра и Анализа (FDATool), чтобы спроектировать фильтр.

    Дважды кликните библиотеку Filtering, и затем дважды кликните подбиблиотеку Filter Implementations. Перетащите блок Digital Filter Design в свою модель.

    Snap shot of the model block diagram. A Digital Filter Design block has been added to ex_gstut3. The block is not yet connected.

  4. Установите параметры блоков Создания цифровых фильтров проектировать фильтр lowpass и создавать низкочастотный шум. Откройте диалоговое окно параметров блоков путем двойного клика по блоку. Установите параметры можно следующим образом:

    • Response Type = Lowpass

    • Design Method = FIR и, из списка, выбирает Window

    • Filter Order = Specify order и вводит 31

    • Scale Passband — Очищенный

    • Window = Hamming

    • Units = Normalized (0 to 1)

    • wc = 0.5

    На основе этих параметров, блочные конструкции Создания цифровых фильтров КИХ-фильтр lowpass с 32 коэффициентами и частотой среза 0,5. Блок умножает ответ временного интервала вашего фильтра по 32 демонстрационным Окнам Хэмминга.

  5. Нажмите Design Filter в нижнем центре диалогового окна, чтобы просмотреть ответ величины вашего фильтра в панели Magnitude Response. Диалоговое окно Digital Filter Design должно теперь выглядеть похожим на следующую фигуру.

    Snapshot of the Digital Filter Design interface.

Вы теперь спроектировали цифровой фильтр lowpass с помощью блока Digital Filter Design.

Можно экспериментировать с блоком Digital Filter Design для того, чтобы спроектировать собственный фильтр. Для получения дополнительной информации о функциональности блока смотрите страницу с описанием блока Digital Filter Design.

Добавьте цифровой фильтр в свою модель

В этой теме вы добавляете, что lowpass фильтрует вас спроектированный в Проекте Цифровой фильтр в Simulink к вашей блок-схеме. Используйте этот фильтр, который преобразует белый шум в цветной шум, чтобы симулировать низкочастотный шум ветра в кабине:

  1. Если модель, вы создали в Проекте Цифровой фильтр в Simulink, не открыта на вашем рабочем столе, можно открыть эквивалентную модель путем ввода

    ex_gstut4

    в командной строке MATLAB.

    Snap shot of the model block diagram ex_gstut4. On left, there is a Sine Wave block and a Random Source block feeding into an adder. The original sinusoidal signal with no noise and the noisy sinusoidal signal are fed into a Scope. A Digital Filter Design block has been added to the model, however it not connected to the existing blocks in the model.

  2. Включите блок Digital Filter Design в свою блок-схему путем размещения его между Случайным Исходным блоком и блоком Sum.

    Snap shot of the model block diagram ex_gstut4 with the Digital Filter Design block connected in between the Random Source block and the adder block.

  3. Запустите свою модель и просмотрите результаты в окне Scope. Это окно показывает исходный входной сигнал и сигнал с низкочастотным шумом, добавленным к нему.

    Output of the Scope window window showing two signals. The signal on top is the original signal. The signal at the bottom is the noisy signal.

Вы теперь создали цифровой фильтр и использовали его, чтобы смоделировать присутствие цветного шума в вашем сигнале. Это походит на моделирование низкочастотного шума достижение микрофона в кабине самолета. Теперь, когда вы добавили шум в свою систему, можно экспериментировать с методами, чтобы устранить его.

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте