dsp.VariableBandwidthFIRFilter

Переменный КИХ-фильтр полосы пропускания

Описание

dsp.VariableBandwidthFIRFilter возразите фильтрует каждый канал входа с помощью КИХ-реализаций фильтра. Это делает так при наличии возможности настройки полосы пропускания.

Отфильтровать каждый канал входа:

Создайте dsp.VariableBandwidthFIRFilter объект и набор его свойства.
Вызовите объект с аргументами, как будто это была функция.

Чтобы узнать больше, как Системные объекты работают, смотрите то, Что Системные объекты?

Создание

Синтаксис

vbw = dsp.VariableBandwidthFIRFilter

vbw = dsp.VariableBandwidthFIRFilter(Name,Value)

Описание

vbw = dsp.VariableBandwidthFIRFilter возвращает Систему object™, vbw, который независимо фильтрует каждый канал входа по последовательным вызовам объекта. Частота среза фильтра может быть настроена во время операции фильтрации. Переменный КИХ-фильтр полосы пропускания создан с использованием метод окна.

пример

vbw = dsp.VariableBandwidthFIRFilter(Name,Value) возвращается переменный КИХ полосы пропускания фильтруют Системный объект, vbw, с каждым набором свойств к заданному значению. Можно задать дополнительные аргументы пары "имя-значение" в любом порядке как (Name1,Value1,...,NameN,ValueN).

Свойства

развернуть все

Если в противном случае не обозначено, свойства являются ненастраиваемыми, что означает, что вы не можете изменить их значения после вызова объекта. Объекты блокируют, когда вы вызываете их, и release функция разблокировала их.

Если свойство является настраиваемым, можно изменить его значение в любое время.

Для получения дополнительной информации об изменении значений свойств смотрите Разработку системы в MATLAB Используя Системные объекты.

`SampleRate` — Введите частоту дискретизации
44100 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Введите частоту дискретизации в виде положительной скалярной величины в Гц. Это свойство является ненастраиваемым.

Типы данных: double | single

`FilterType` — Отфильтруйте тип
`'Lowpass'` (значение по умолчанию) | `'Highpass'` | `'Bandpass'` | `'Bandstop'`

Задайте тип фильтра как один из 'Lowpass' | 'Highpass' | 'Bandpass' | 'Bandstop'. Это свойство является ненастраиваемым.

`FilterOrder` — Порядок фильтра FIR
30 (значение по умолчанию) | положительное целое число

Задайте порядок КИХ-фильтра как положительный целочисленный скаляр. Это свойство является ненастраиваемым.

Типы данных: double | single

`Window` — Функция окна
`'Hann'` (значение по умолчанию) | `'Hamming'` | `'Chebyshev'` | `'Kaiser'`

Укажите, что функция окна раньше проектировала КИХ-фильтр как один из 'Hann' | 'Hamming' | 'Chebyshev' | 'Kaiser'. Это свойство является ненастраиваемым.

`KaiserWindowParameter` — Параметр окна Кайзера
0.5 (значение по умолчанию) | действительный скаляр

Задайте параметр окна Кайзера как действительный скаляр. Это свойство является ненастраиваемым.

Зависимости

Это свойство применяется, когда вы устанавливаете 'Window' свойство к 'Kaiser'.

Типы данных: double | single

`CutoffFrequency` — Отфильтруйте частоту среза
512 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Задайте частоту среза фильтра в Гц как действительное, положительная скалярная величина, меньшая, чем SampleRate/2.

Настраиваемый: да

Зависимости

Это свойство применяется, если вы устанавливаете FilterType свойство к 'Lowpass' или 'Highpass'.

Типы данных: double | single

`CenterFrequency` — Отфильтруйте центральную частоту
11025 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Задайте частоту центра фильтра в Гц как действительное, положительная скалярная величина, меньшая, чем SampleRate/2.

Настраиваемый: да

Зависимости

Это свойство применяется, когда вы устанавливаете FilterType свойство к 'Bandpass' или 'Bandstop'.

Типы данных: double | single

`Bandwidth` — Отфильтруйте полосу пропускания
7680 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Задайте полосу пропускания фильтра в Герц как действительное, положительная скалярная величина, меньшая, чем SampleRate/2.

Настраиваемый: да

Зависимости

Это свойство применяется, если вы устанавливаете FilterType свойство к 'Bandpass' или 'Bandstop'.

Типы данных: double | single

`SidelobeAttenuation` — Затухание бокового лепестка окна Чебышева
60 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Задайте затухание Окна Чебышева как действительное, положительную скалярную величину в децибелах (дБ). Это свойство является ненастраиваемым.

Зависимости

Это свойство применяется, если вы устанавливаете Window свойство к 'Chebyshev'.

Типы данных: double | single

Использование

Синтаксис

y = vbw(x)

Описание

пример

y = vbw(x) фильтрует входной сигнал x использование переменного КИХ полосы пропускания фильтрует, чтобы произвести выход y. Переменный КИХ-объект фильтра полосы пропускания работает с каждым каналом, что означает, что объект фильтрует каждый столбец входного сигнала независимо по последовательным вызовам алгоритма.

Входные параметры

развернуть все

`x` — Ввод данных
вектор | матрица

Ввод данных в виде вектора или матрицы. Этот объект также принимает входные параметры переменного размера. Если объект заблокирован, можно изменить размер каждого входного канала, но вы не можете изменить количество каналов.

Типы данных: double | single
Поддержка комплексного числа: Да

Выходные аргументы

развернуть все

`y` — Filtered выход
вектор | матрица

Фильтрованный выходной параметр, возвращенный как вектор или матрица. Размер, тип данных и сложность соответствий выходного сигнала тот из входного сигнала.

Типы данных: double | single
Поддержка комплексного числа: Да

Функции объекта

Чтобы использовать объектную функцию, задайте Системный объект как первый входной параметр. Например, чтобы выпустить системные ресурсы Системного объекта под названием obj, используйте этот синтаксис:

release(obj)

развернуть все

Характерный для `dsp.VariableBandwidthFIRFilter`

`freqz`	Частотная характеристика дискретного времени фильтрует Системный объект
`fvtool`	Визуализируйте частотную характеристику фильтров DSP
`impz`	Импульсная характеристика дискретного времени фильтрует Системный объект
`info`	Информация о Системном объекте фильтра
`coeffs`	Возвращает коэффициенты Системного объекта фильтра в структуре
`cost`	Оцените стоимость реализации Системного объекта фильтра
`grpdelay`	Ответ групповой задержки дискретного времени фильтрует Системный объект

Характерный для всех системных объектов

`step`	Запустите алгоритм Системного объекта
`release`	Высвободите средства и позвольте изменения в значениях свойств Системного объекта и введите характеристики
`reset`	Сбросьте внутренние состояния Системного объекта

Примеры

свернуть все

Проникновение в переменный КИХ-фильтр полосы пропускания полосы пропускания

Открыть скрипт

Примечание: Этот пример запускается только в R2016b или позже. Если вы используете более ранний релиз, заменяете каждый вызов функции с эквивалентным step синтаксис. Например, myObject (x) становится шагом (myObject, x).

Этот пример показывает вам, как настроить центральную частоту и полосу пропускания КИХ-фильтра.

Fs = 44100; % Input sample rate
% Define a bandpass variable bandwidth FIR filter:
vbw = dsp.VariableBandwidthFIRFilter('FilterType','Bandpass',...
    'FilterOrder',100,...
    'SampleRate',Fs,...
    'CenterFrequency',1e4,...
    'Bandwidth',4e3);
tfe = dsp.TransferFunctionEstimator('FrequencyRange','onesided');
aplot = dsp.ArrayPlot('PlotType','Line',...
    'XOffset',0,...
    'YLimits',[-120 5], ...
    'SampleIncrement', 44100/1024,...
    'YLabel','Frequency Response (dB)',...
    'XLabel','Frequency (Hz)',...
    'Title','System Transfer Function');
FrameLength = 1024;
sine = dsp.SineWave('SamplesPerFrame',FrameLength);
for i=1:500
    % Generate input
    x = sine() + randn(FrameLength,1);
    % Pass input through the filter
    y = vbw(x);
    % Transfer function estimation
    h = tfe(x,y);
    % Plot transfer function
    aplot(20*log10(abs(h)))
    % Tune bandwidth and center frequency of the FIR filter
    if (i==250)
        vbw.CenterFrequency = 5000;
        vbw.Bandwidth = 2000;
    end
end

Алгоритмы

развернуть все

КИХ-преобразования

Все преобразования принимают фильтр lowpass длины 2N+1.

Lowpass к Lowpass

Рассмотрите идеальный фильтр кирпичной стены lowpass с нормированной частотой среза _ωc1. Путем взятия обратного Дискретного преобразования Фурье идеальной частотной характеристики и усечения получившейся последовательности к длине 2N+1, импульсная характеристика:

$\begin{array}{l} f o r n = 0 \\ h_{L P} (n) = \frac{ω_{c}}{π} . w (0) \\ f o r 1 \leq |n | \leq N \\ h_{L P} (n) = \frac{\sin (ω_{c} n)}{π n} . w (n) \end{array}$

где w (n) является вектором окна. Коэффициенты фильтра lowpass настраиваются на новую частоту среза _ωc2 можно следующим образом:

$\begin{array}{l} f o r n = 0 \\ h_{L P} (n) = \frac{ω_{c 2}}{π} . ω (0) \\ f o r 1 \leq | n | \leq N \\ h_{L P} (n) = \frac{\sin (ω_{c 2} n)}{π n} . ω (n) \end{array}$

Нет никакой потребности повторно вычислить окно каждый раз, когда вы настраиваете частоту среза.

Lowpass к Highpass

Принимая фильтр lowpass с нормированной частотой среза на 6 дБ _ωc, фильтр highpass с той же частотой среза может быть получен путем взятия дополнительной из частотной характеристики lowpass: _HHP (e^jω) = 1 — _HLP (e^jω)

Беря обратное дискретное преобразование Фурье вышеупомянутого ответа, мы получаем следующие коэффициенты фильтра highpass:

$\begin{array}{l} f o r n = 0 \\ h_{h p} (n) = 1 - h_{L P} (n) \\ f o r 1 \leq | n | \leq N \\ h_{h p} (n) = - h_{L P} (n) \end{array}$

Lowpass к полосе пропускания

Полоса пропускания, отфильтрованная сосредоточенный на частоте _ω0, может быть получена путем перемещения ответа lowpass:

_HBP (e^jω) = _HLP (e^j(ω–ω₀)) + _HLP (e^{j(ω–ω₀)})

Полоса пропускания получившегося полосового фильтра _2ωc, как измерено между двумя частотами среза полосового фильтра. Эквивалентные коэффициенты полосового фильтра затем:

$\begin{array}{l} h_{B P} (n) = (e^{j ω_{0} n} + e^{- j ω_{0} n}) h_{L P} (n) \\ который может быть записан как: \\ h_{B P} (n) = 2 \cos (ω_{0} n) h_{L P} (n) \end{array}$

Lowpass к Bandstop

Мы можем преобразовать фильтр lowpass к заграждающему фильтру путем объединения highpass и полосовых преобразований. Таким образом, сначала сделайте полосу пропускания фильтра путем перемещения ответа lowpass, и затем инвертируйте в сосредоточить bandstop ответ в _ω0.

_HBS (e^jω) = 1 – (_HLP (e^{j(ω–ω₀)}) + _HLP (e^j(ω+ω₀)))

Это дает к следующим коэффициентам:

$\begin{array}{l} f o r n = 0 \\ h_{B S} (n) = 1 - 2 \cos (ω_{0} n) h_{L P} (n) \\ f o r 1 \leq | n | \leq N \\ h_{B S} (n) = - 2 \cos (ω_{0} n) h_{L P} (n) \end{array}$

Обобщенное преобразование

Преобразования, подсвеченные выше, могут быть объединены, чтобы преобразовать фильтр lowpass к lowpass, highpass, полосовой или заграждающий фильтр с произвольными сокращениями.

Например, чтобы преобразовать фильтр lowpass с сокращением _ωc1 к highpass с сокращением _ωc2, вы сначала применяете преобразование от lowpass к lowpass, чтобы получить фильтр lowpass с сокращением _ωc2, и затем применить lowpass-to-highpass преобразование, чтобы получить highpass с сокращением _ωc2.

Чтобы получить полосовой фильтр с центральной частотой _ω0 и полоса пропускания β, мы сначала применяем преобразование от lowpass к lowpass, чтобы пойти от lowpass с сокращением _ωc к lowpass с сокращением β/2, и затем применить преобразование lowpass к полосе пропускания, чтобы получить желаемый полосовой фильтр. Тот же подход может быть применен к заграждающему фильтру.

Ссылки

[1] Jarske, P., И. Неуво и С. К. Митра, "Простой подход к проекту линейных цифровых фильтров фазы FIR с переменными характеристиками". Обработка сигналов. Издание 14, Выпуск 4, июнь 1988, стр 313-326.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Указания и ограничения по применению:

Смотрите системные объекты в Генерации кода MATLAB (MATLAB Coder).

Этот объект также поддерживает использование генерации кода SIMD технология Intel AVX2, когда входной сигнал имеет тип данных single или double.

Технология SIMD значительно улучшает производительность сгенерированного кода.

Смотрите также

Введенный в R2014a

Документация

dsp.VariableBandwidthFIRFilter

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

SampleRate — Введите частоту дискретизации44100 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

FilterType — Отфильтруйте тип 'Lowpass' (значение по умолчанию) | 'Highpass' | 'Bandpass' | 'Bandstop'

FilterOrder — Порядок фильтра FIR30 (значение по умолчанию) | положительное целое число

Window — Функция окна 'Hann' (значение по умолчанию) | 'Hamming' | 'Chebyshev' | 'Kaiser'

KaiserWindowParameter — Параметр окна Кайзера0.5 (значение по умолчанию) | действительный скаляр

Зависимости

CutoffFrequency — Отфильтруйте частоту среза512 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

CenterFrequency — Отфильтруйте центральную частоту11025 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Bandwidth — Отфильтруйте полосу пропускания7680 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

SidelobeAttenuation — Затухание бокового лепестка окна Чебышева60 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Использование

Синтаксис

Описание

Входные параметры

x — Ввод данных вектор | матрица

Выходные аргументы

y — Filtered выход вектор | матрица

Функции объекта

Характерный для dsp.VariableBandwidthFIRFilter

Характерный для всех системных объектов

Примеры

Проникновение в переменный КИХ-фильтр полосы пропускания полосы пропускания

Алгоритмы

КИХ-преобразования

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Смотрите также

Функции

Объекты

Блоки

Темы

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

`SampleRate` — Введите частоту дискретизации
44100 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`FilterType` — Отфильтруйте тип
`'Lowpass'` (значение по умолчанию) | `'Highpass'` | `'Bandpass'` | `'Bandstop'`

`FilterOrder` — Порядок фильтра FIR
30 (значение по умолчанию) | положительное целое число

`Window` — Функция окна
`'Hann'` (значение по умолчанию) | `'Hamming'` | `'Chebyshev'` | `'Kaiser'`

`KaiserWindowParameter` — Параметр окна Кайзера
0.5 (значение по умолчанию) | действительный скаляр

`CutoffFrequency` — Отфильтруйте частоту среза
512 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`CenterFrequency` — Отфильтруйте центральную частоту
11025 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Bandwidth` — Отфильтруйте полосу пропускания
7680 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`SidelobeAttenuation` — Затухание бокового лепестка окна Чебышева
60 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`x` — Ввод данных
вектор | матрица

`y` — Filtered выход
вектор | матрица

Характерный для `dsp.VariableBandwidthFIRFilter`

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.