Создайте объект фильтра RF
Используйте rffilter объект создать Баттерворта, Чебышева или Инверсию фильтр Чебышева РФ. Фильтр RF является объектом схемы с 2 портами, и можно включать этот объект как элемент схемы.
Для большего количества проекта информация смотрите, Параметры, чтобы Задать Фильтр и Советы по проектированию.
Можно также преобразовать rffilter возразите против lcladder при помощи lcladder объект. LCLad = lcladdder(rffiltobj) где rffilterobj rffilter объект.
rffiltobj = rffilter создает 2 фильтра портов со свойствами по умолчанию.
rffiltobj = rffilter(Name,Value) свойства наборов с помощью одной или нескольких пар "имя-значение". Например, rffiltobj = rffilter('FilterType','Chebyshev') создает фильтр Чебышева РФ с 2 портами. Можно задать несколько пар "имя-значение". Заключите каждое имя свойства в кавычку.
groupdelay | Групповая задержка S-объекта-параметра или объекта фильтра RF или объекта схемы RF Toolbox |
sparameters | Вычислите S-параметры для данных RF, сети, схемы и соответствия с сетевыми объектами |
set | Установите rffilter значения свойства объекта |
zpk | Преобразует rffilter в представление нулей, полюсов и усиления |
tf | Преобразовывает rffilter в передаточную функцию |
lcladder | Создайте лестничную сеть LC |
rfplot | Постройте входной коэффициент отражения и усиление преобразователя соответствия с сетью |
clone | Создайте копию существующего элемента схемы или объекта схемы |
circuit | Объект Circuit |
Создайте и просмотрите свойства объекта фильтра RF 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
Создайте объект фильтра полосы пропускания Баттерворта под названием BFCG_162W с частотами полосы пропускания между 950 и 2 200 МГц, частотами полосы задерживания между 770 и 3 000 МГц, затуханием полосы пропускания 3,0 дБ и затуханием в полосе задерживания 40 дБ с помощью 'тип реализации' Мишени LC. Вычислите S-параметры фильтра на уровне 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 на уровне 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 от rffilter объект. Этот объект lcladder может использоваться в схеме непосредственно и мог также использоваться для параметрического анализа через значения емкости и индуктор.
l = lcladder(robj)
l =
lcladder: LC Ladder element
Topology: 'bandpasstee'
Inductances: [1.8116e-09 5.7297e-09 8.3361e-09 2.8294e-09 ... ]
Capacitances: [6.6900e-12 2.1152e-12 1.4539e-12 4.2835e-12 ... ]
Name: 'lcfilt'
NumPorts: 2
Terminals: {'p1+' 'p2+' 'p1-' 'p2-'}
В качестве альтернативы получить доступ к индукторам и конденсаторам непосредственно от использования объекта фильтра:
L = robj.DesignData.Inductors; C = robj.DesignData.Capacitors;
Создайте фильтр lowpass Чебышева с частотой полосы пропускания 2 ГГц.
robj = rffilter('FilterType','Chebyshev','PassbandFrequency',2e9);
Установите порядка фильтра на 5 и реализация к LC Pi.
set(robj,'FilterOrder',5,'Implementation','LC Pi');
Вычислите групповую задержку фильтра на уровне 1,9 ГГц.
groupdelay(robj,1.9e9)
ans = 1.4403e-09
В этом примере показано, как спроектировать Фильтр Баттерворта lowpass с частотой полосы пропускания 3 кГц, частота полосы задерживания 7 кГц, затухание полосы пропускания 2 дБ и затухание в полосе задерживания 60 дБ. Отобразите порядка фильтра такого спроектированного фильтра и определите частоту полосы пропускания на уровне 3,0103 дБ. См. [2] в rffilter объектная страница.
Отфильтруйте параметры
Fp = 3e3; % Passband frequency, Hz Ap = 2; % Passband attenuation, dB Fs = 7e3; % Stopband frequency, Hz As = 60; % Stopband attenuation, dB
Спроектируйте фильтр
r = rffilter("FilterType","Butterworth","ResponseType","Lowpass","Implementation","Transfer function","PassbandFrequency",Fp, ... "PassbandAttenuation",Ap,"StopbandFrequency",Fs,"StopbandAttenuation",As);
Порядок фильтра спроектированного фильтра
N = r.DesignData.FilterOrder;
sprintf('Calculated filter order is %d',N)ans = 'Calculated filter order is 9'
Частота на уровне 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'
Визуализируйте ответ величины
frequencies = linspace(0,2*Fs,1001); rfplot(r, frequencies)
Примечание: использовать rfplot и plot на той же фигуре используют setrfplot. Введите 'help setrfplot'в командном окне для получения информации.
Ссылка
Ларри Д. Парманн, проект и анализ аналоговых фильтров: перспектива обработки сигналов, Kluwer академические издатели
Спроектируйте фильтр Чебышева lowpass с полосовой пульсацией на 0,1 дБ, частотой среза 1 рад/секунда и затуханием на 50 дБ в 1,1 рад/секунда. Отобразите порядка фильтра этого спроектированного фильтра [1].
Задайте 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
Спроектируйте фильтр
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 спроектированного фильтра
N = r.DesignData.FilterOrder;
sprintf('Calculated filter order is %d',N)ans = 'Calculated filter order is 19'
Ссылка
G.Ellis, Майкл, анализ фильтра Sr.Electronic и синтез, дом Artech, 1994
Проект даже приказывает, чтобы Чебышев отфильтровал и построил частотную характеристику фильтра.
Частотная характеристика Даже Порядка Чебышевский Фильтр с помощью Реализации Передаточной функции
Проект даже заказывает Чебышевский фильтр 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 частотную характеристику даже порядка Чебышевский фильтр с помощью rfplot функция.
rfplot(rffiltobj,linspace(0,7.5e9,1001))
Визуализируйте полосу задерживания и затухание полосы пропускания с помощью plot функция.
hold on; plot([0 7.5], repmat([-rffiltobj.PassbandAttenuation -rffiltobj.StopbandAttenuation],2,1),'--')
Используйте DesignData параметр, чтобы проверить порядок вашего фильтра.
N = rffiltobj.DesignData.FilterOrder;
sprintf('Calculated filter order is %d',N)ans = 'Calculated filter order is 4'
Для реализации передаточной функции, DesignData возвращает учтенные полиномиальные коэффициенты для S-параметров. Эти факторы группируют комплексно-сопряженные термины, чтобы сохранить точность. Все S-параметры имеют общий знаменатель, существующий в Denominator. Термины числителя для S11, S22 и S21 (S21 = S12) могут быть оценены с помощью учтенного полинома, существующего в числителях Numerator11, Numerator22, и Numerator21, соответственно.
Например, рассмотрите фильтр lowpass по умолчанию на уровне 1 ГГц. Можно найти данные S21 на уровне 1 ГГц для фильтра можно 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
sparameters функция, чтобы вычислить пример:S = sparameters(r,1e9); S.Parameters(2,1)
ans = -0.5000 - 0.5000i
Кроме того, DesignData включает другие расчетные параметры, относящиеся к типу ответа для:
Ответ Lowpass/Highpass: Порядок фильтра, Частота Полосы пропускания, Вспомогательная (Полином Numerator21)
Примечание
Частота полосы пропускания на уровне 3 дБ для Фильтра Баттерворта.
Полосовой Ответ: Порядок фильтра, Частота Полосы пропускания, Вспомогательная (Wx, Полином Numerator21)
Ответ Bandstop: Порядок фильтра, Частота Полосы задерживания, Вспомогательная (Wx, Полином Numerator21)
Для bandstop ответа Wx является корректировкой к первой частоте, на которой прототип lowpass выполняет предписанной bandstop потере. Для полосового ответа Wx является корректировкой спецификации затухания полосы пропускания, не равного 3 дБ.
Некоторые дополнительные советы по проектированию:
| Отфильтруйте тип | Частотная характеристика |
|---|---|
| Lowpass |
|
| Highpass |
|
| Полоса пропускания |
|
| Bandstop |
|
Эта таблица показывает все параметры, требуемые спроектировать каждый фильтр правильно:
[1] G.Ellis, Майкл, анализ фильтра Sr.Electronic и синтез, дом Artech, 1994
[2] Ларри Д. Парманн, проект и анализ аналоговых фильтров, перспективы обработки сигналов с MATLAB Examples, Kluwer академические издатели, 2001.
sparameters | lcladder | rfbudget | nport
