Объект спецификации создания фильтра
Используйте fdesign функция, чтобы создать объект спецификации создания фильтра, который содержит технические требования для фильтра, такие как неравномерность в полосе пропускания, затухание в полосе задерживания и порядок фильтра. Затем используйте design функционируйте, чтобы спроектировать фильтр от объекта технических требований создания фильтра. Для примера см. Проект Lowpass Decimator.
Вот схема рабочего процесса, которая показывает простую процедуру, чтобы спроектировать, анализировать, и наконец применить фильтр на потоковую передачу данных.
Для большего количества опций управления см. Процедуру Создания фильтра. Для полного рабочего процесса см. Проект Фильтр в Fdesign — Обзор Процесса.
designSpecs = fdesign.responseresponse
designSpecs = fdesign.response(spec)fdesign объект.
designSpecs = fdesign.response(___,Fs)
designSpecs = fdesign.response(___,magunits)
Спроектируйте КИХ с 100 касаниями lowpass decimator фильтр, который уменьшает частоту дискретизации сигнала с 60 кГц до 20 кГц. Полоса пропускания фильтра расширяет до 6 кГц. Задайте неравномерность в полосе пропускания 0,01 дБ и затухание в полосе задерживания 100 дБ.
Fs = 60e3; N = 99; Fpass = 6e3; Apass = 0.01; Astop = 100; M = Fs/20e3;
Setup объект технических требований создания фильтра использование fdesign.decimator функция.
filtSpecs = fdesign.decimator(M,'lowpass','N,Fp,Ap,Ast',N,Fpass,Apass,Astop,Fs);
Спроектируйте КИХ lowpass decimator использование design функция.
Получившимся фильтром является dsp.FIRDecimator Система object™. Для получения дополнительной информации о том, как применить этот фильтр к потоковой передаче данных, обратитесь к dsp.FIRDecimator.
decimFIR = design(filtSpecs,'SystemObject',true)decimFIR =
dsp.FIRDecimator with properties:
DecimationFactor: 3
NumeratorSource: 'Property'
Numerator: [-1.5100e-05 -2.2164e-05 -9.6058e-06 4.3636e-05 ... ]
Structure: 'Direct form'
Show all properties
Используйте info отобразить информацию о фильтре.
info(decimFIR)
ans = 10x56 char array
'Discrete-Time FIR Multirate Filter (real) '
'----------------------------------------- '
'Filter Structure : Direct-Form FIR Polyphase Decimator'
'Decimation Factor : 3 '
'Polyphase Length : 34 '
'Filter Length : 100 '
'Stable : Yes '
'Linear Phase : Yes (Type 2) '
' '
'Arithmetic : double '
Визуализируйте ответ величины фильтра с помощью fvtool.
fvtool(decimFIR,'Fs',Fs)
Спроектируйте фильтр lowpass, чтобы использовать на сигнале, произведенном на уровне 96 кГц. Полоса пропускания фильтра расширяет до 20 кГц. Полоса задерживания фильтра запускается на уровне 24 кГц. Задайте неравномерность в полосе пропускания 0,01 дБ и затухание в полосе задерживания 80 дБ. Определите автоматически порядок, требуемый выполнить техническим требованиям.
Настройте объект технических требований создания фильтра использование fdesign.lowpass функция.
Fs = 96e3; Fpass = 20e3; Fstop = 24e3; Apass = 0.01; Astop = 80; filtSpecs = fdesign.lowpass(Fpass,Fstop,Apass,Astop,Fs);
Определите доступные алгоритмы проекта с помощью designmethods функция.
designmethods(filtSpecs,'SystemObject',true)Design Methods that support System objects for class fdesign.lowpass (Fp,Fst,Ap,Ast): butter cheby1 cheby2 ellip equiripple ifir kaiserwin multistage
Используя design функция, спроектируйте equiripple КИХ-фильтр и эллиптический БИХ-фильтр, которые выполняют техническим требованиям.
lpFIR = design(filtSpecs,'equiripple','SystemObject',true)
lpFIR =
dsp.FIRFilter with properties:
Structure: 'Direct form'
NumeratorSource: 'Property'
Numerator: [1.0908e-04 2.1016e-05 -2.3369e-04 -2.8798e-04 ... ]
InitialConditions: 0
Show all properties
lpIIR = design(filtSpecs,'ellip','SystemObject',true)
lpIIR =
dsp.BiquadFilter with properties:
Structure: 'Direct form II'
SOSMatrixSource: 'Property'
SOSMatrix: [5x6 double]
ScaleValues: [6x1 double]
InitialConditions: 0
OptimizeUnityScaleValues: true
Show all properties
Вы можете также measure проекты, чтобы проверить, что фильтры удовлетворяют ограничениям.
FIRmeas = measure(lpFIR)
FIRmeas = Sample Rate : 96 kHz Passband Edge : 20 kHz 3-dB Point : 21.4297 kHz 6-dB Point : 21.8447 kHz Stopband Edge : 24 kHz Passband Ripple : 0.0092309 dB Stopband Atten. : 80.6014 dB Transition Width : 4 kHz
IIRmeas = measure(lpIIR)
IIRmeas = Sample Rate : 96 kHz Passband Edge : 20 kHz 3-dB Point : 20.5524 kHz 6-dB Point : 20.7138 kHz Stopband Edge : 24 kHz Passband Ripple : 0.01 dB Stopband Atten. : 80 dB Transition Width : 4 kHz
Оцените и отобразите вычислительный cost из каждого фильтра. equiripple КИХ-фильтр требует значительно большего количества коэффициентов, чем эллиптический БИХ-фильтр.
FIRcost = cost(lpFIR)
FIRcost = struct with fields:
NumCoefficients: 101
NumStates: 100
MultiplicationsPerInputSample: 101
AdditionsPerInputSample: 100
IIRcost = cost(lpIIR)
IIRcost = struct with fields:
NumCoefficients: 20
NumStates: 10
MultiplicationsPerInputSample: 20
AdditionsPerInputSample: 20
Используйте fvtool функция, чтобы визуализировать получившиеся проекты и сравнить их свойства.
fvtool(lpFIR,lpIIR,'Fs',Fs); legend('FIR Equiripple','Elliptic IIR')
Спроектируйте Фильтр Баттерворта lowpass, который имеет частоту ребра полосы пропускания рад/отсчет, частота полосы задерживания рад/отсчет, неравномерность в полосе пропускания 1 дБ и затухание в полосе задерживания 80 дБ.
Создайте lowpass объект спецификации создания фильтра использование fdesign.lowpass функция. Задайте расчетные параметры.
lowpassSpecs = fdesign.lowpass(0.4,0.5,1,80);
Чтобы просмотреть список методов разработки, доступных для объекта спецификации, используйте designmethods функция. Если несколько методов доступны, выберите тот, который лучше всего соответствует критериям расчета. В данном примере выберите 'butter'.
designmethods(lowpassSpecs,'SystemObject',true)Design Methods that support System objects for class fdesign.lowpass (Fp,Fst,Ap,Ast): butter cheby1 cheby2 ellip equiripple ifir kaiserwin multistage
Кроме того, можно задать проектные решения, используемые в разработке фильтра. Чтобы видеть список доступных параметров, запустите designoptions функция на lowpassSpecs. Проектные решения зависят от метода разработки, который вы выбираете. Метод разработки, в этом случае, 'butter', должен быть задан в качестве аргумента к designoptions функция.
designoptions(lowpassSpecs,'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]
Порядок фильтра, необходимый, чтобы соответствовать набору конструктивных ограничений, должен также быть окружен к целочисленному значению. Это ослабляет некоторые ограничения, и как следствие, некоторым техническим требованиям проекта выполняют, в то время как другие превышены. 'MatchExactly' опция позволяет вам совпадать с полосой пропускания или полосой задерживания точно при превышении спецификации для другой полосы. Спроектируйте фильтр так, чтобы он совпадал с полосой пропускания точно.
Получившимся фильтром является dsp.BiquadFiter Система object™. Для получения дополнительной информации о том, как применить этот фильтр на потоковую передачу данных, обратитесь к dsp.BiquadFilter.
IIRbutter = design(lowpassSpecs,'butter','MatchExactly','passband', ... 'SystemObject',true)
IIRbutter =
dsp.BiquadFilter with properties:
Structure: 'Direct form II'
SOSMatrixSource: 'Property'
SOSMatrix: [16x6 double]
ScaleValues: [17x1 double]
InitialConditions: 0
OptimizeUnityScaleValues: true
Show all properties
Используйте fvtool визуализировать ответ величины фильтра.
fvtool(IIRbutter)
Вот схема рабочего процесса полной процедуры для того, чтобы проектировать и анализировать фильтр.
Вот шаги подробно:
Создайте fdesign. объект спецификации задать расчетные параметры.response
Использование designmethods определить методы создания фильтра, которые работают на ваш новый объект спецификации фильтров. Если вы принимаете решение использовать метод оформления по умолчанию, то этот шаг является дополнительным.
Если бы вы предпочитаете изменять проектные решения и хотели бы видеть список доступных параметров, запуститься designoptions функция на объекте спецификации. Выход также показывает проектным решениям использование фильтра по умолчанию.
Использование design спроектировать фильтр от объекта спецификации фильтров. Задайте метод разработки (определенный из шага 2) как вход. Если проектные решения должны измениться от значений по умолчанию, задайте их как пары "имя-значение" после метода разработки.
Если вы вызываете design функция без любых выходных аргументов, FVTool запускается и показывает ответ величины спроектированного фильтра.
В качестве альтернативы используйте fvtool функция.
Последующий анализ, такой как просмотр частотной характеристики фильтра, вычисление стоимости реализования фильтра и измерения характеристик ответа фильтра, может быть сделан с помощью одного из поддерживаемых Методов анализа для Системных объектов Фильтра.
Если вы анализируете фильтр и решаете, что фильтр удовлетворяет конструктивным ограничениям, можно применить объект фильтра к потоковой передаче входных данных. Для получения дополнительной информации о том, как передать данные объекту фильтра, отошлите к соответствующей Системе фильтра object™ страницы с описанием.
Для подробного примера на проекте и анализе, см. Спецификацию Фильтра Баттерворта Lowpass и Проект.