dsp。Differentiator

直接形成FIR全频带微分滤波器

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描述

的dsp。DifferentiatorSystem object™对输入信号应用全频带微分滤波器，以区分其所有频率成分。本设计采用FIR等纹波滤波器设计微分器滤波器。微分器的理想频率响应为 $D （ ω ）＝ j ω$ 为 $- π \leq ω \leq π$ ．您可以按照指定的顺序设计最小顺序的过滤器。该对象支持定点操作。金宝app

过滤你输入的每个通道:

创建dsp。Differentiator对象，并设置其属性。
使用参数调用对象，就像调用函数一样。

要了解更多关于System对象如何工作的信息，请参见什么是系统对象?

创建

语法

DF = dsp。Differentiator

DF = dsp.Differentiator(名称、值)

描述

例子

DF= dsp。Differentiator返回一个区别,DF，它根据给定的设计规格，随时间独立地过滤输入的每个通道。

DF= dsp。Differentiator(名称,值）将每个属性名设置为指定的值。未指定的属性具有默认值。

属性

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除非另有说明，属性是nontunable，这意味着您不能在调用对象之后更改它们的值。对象在调用时锁定，而释放函数打开它们。

如果一个属性是可调，您可以随时更改它的值。

有关更改属性值的更多信息，请参见在MATLAB中使用系统对象进行系统设计．

`DesignForMinimumOrder`- - - - - -设计最小阶滤波器
`真正的`(默认)|`假`

选择设计一个最小阶滤波器，指定为逻辑标量。过滤器有2个自由度。当您将此属性设置为

真正的-对象以满足的最小顺序设计滤波器PassbandRipple价值。
假-对象设计过滤器的顺序，您指定在FilterOrder财产。

此属性是不可调优的。

`FilterOrder`- - - - - -滤波器阶
31(默认)|奇怪的正整数

滤波器的阶数，指定为奇数正整数。

此属性是不可调优的。

依赖关系

只能在以下情况下指定过滤顺序“DesignForMinimumOrder”被设置为假．

数据类型:单|双|int8|int16|int32|int64|uint8|uint16|uint32|uint64

`PassbandRipple`- - - - - -最大的通带波纹
０.１(默认)|积极的真正的标量

dB的最大通带纹波，指定为正实标量。

此属性是不可调优的。

依赖关系

只能在以下情况下指定通带纹波“DesignForMinimumOrder”被设置为真正的．

数据类型:单|双|int8|int16|int32|int64|uint8|uint16|uint32|uint64

`ScaleCoefficients`- - - - - -尺度滤波器系数
`假`(默认)|`真正的`

选项缩放过滤器系数，指定为逻辑标量。当您将此属性设置为真正的，对象缩放滤波系数以保持输入的动态范围。

此属性是不可调优的。

定点属性

`CoefficientsDataType`- - - - - -系数的字和分数长度
`numerictype (16)`(默认)|`numerictype`对象

系数的字和分数长度，指定为有符号或无符号numerictype对象。默认的,numerictype (16)，对应具有16位系数的有符号数字类型对象。为了给出最好的可能的精度，分数长度是根据系数值计算的。

此属性是不可调优的。

输出的字长与输入的字长相同。对象计算输出的部分长度，这样输出的整个动态范围就可以表示而不会溢出。有关对象如何计算输出的分数长度的详细信息，请参见FIR滤波器中避免溢出的定点精度规则．

`RoundingMethod`- - - - - -输出定点运算的舍入方法
`“地板”`(默认)|`“天花板”`|`“收敛”`|`“最近的”`|`“圆”`|`“简单”`|`“零”`

输出定点运算的舍入方法，指定为字符向量。有关舍入模式的更多信息，请参见精度和范围．

此属性是不可调优的。

使用

语法

y = DF (x)

描述

例子

y= DF (x）对输入信号应用全频带微分滤波器，x．y是有区别的版本吗x．

输入参数

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`x`- - - - - -数据输入
向量|矩阵

数据输入，指定为向量或矩阵。如果输入信号是一个矩阵，则矩阵的每一列都被视为一个独立的信道。输入信号中的行数表示通道长度。输入数据和输出数据的数据类型特征(双值、单值或定点)和实-复值特征(实值或复值)必须相同。

数据类型:单|双|int8|int16|int32|int64|uint8|uint16|uint32|uint64|fi
复数的支持:金宝app是的

输出参数

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`y`——分化信号
向量|矩阵

微分信号，以与输入信号大小、数据类型和复杂度相同的矢量或矩阵返回，x．

数据类型:单|双|int8|int16|int32|int64|uint8|uint16|uint32|uint64|fi
复数的支持:金宝app是的

对象的功能

要使用对象函数，请指定System对象作为第一个输入参数。例如，释放名为system的对象的系统资源obj，使用下面的语法:

发行版(obj)

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特定于`dsp。Differentiator`

getFilter 得到底层FIR滤波器

所有系统对象都是通用的

`一步`	运行系统对象算法
`释放`	释放资源并允许更改系统对象属性值和输入特征
`重置`	使内部状态复位系统对象

例子

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群时延估计

打开脚本

请注意:此示例仅在R2016b或更高版本中运行。如果您正在使用较早的版本，请将对该函数的每个调用替换为等价的一步语法。例如，myObject(x)变成step(myObject,x)。

估计线性相位FIR滤波器的群延迟使用dsp。TransferFunctionEstimator紧随其后的是对象dsp。PhaseExtractor和dsp。Differentiator对象。给出了线性相位FIR滤波器的群延迟 $GD = -(d\theta(ω)/d\ ω) = - frac{N}{2}$ ,在那里 $\θ(\ω)美元$ 为滤波器的相位信息， $ω\美元$ 是频率矢量吗N是过滤器的顺序。

设置对象

创建一个线性相位FIR低通滤波器。设置阶数为200，通频带频率为255 Hz，通频带纹波为0.1 dB，阻带衰减为80 dB。请指定采样频率为512 Hz。

Fs = 512;LPF = dsp。LowpassFilter (“SampleRate”Fs,“PassbandFrequency”, 255,．..“DesignForMinimumOrder”假的,“FilterOrder”, 200);

为了估计低通滤波器的传递函数，创建一个传递函数估计器。指定要设置的窗口损害．设置FFT长度为1024，平均光谱数为200。

TFE = dsp。TransferFunctionEstimator (“FrequencyRange”，双侧的，．..“SpectralAverages”, 200,“FFTLengthSource”，“属性”，．..“FFTLength”, 1024);

要从滤波器的频率响应中提取未包裹的相位，创建一个相位提取器。

PE = dsp.PhaseExtractor;

为了区分相位 $\θ美元$ ，创建微分器过滤器。该值用于计算组延迟。

DF = dsp.Differentiator;

为了平滑输入，创建一个可变带宽的FIR滤波器。

Gain1 = 512 /π;Gain2 = 1;VBFilter = dsp。VariableBandwidthFIRFilter (“CutoffFrequency”10．..“SampleRate”Fs);

若要查看过滤器的组延迟，请创建array plot对象。

美联社= dsp。ArrayPlot (“PlotType”，“行”，“YLimits”(-500 400),．..“YLabel”，“振幅”，“包含”，样品的数量）;

运行算法

的为-loop是估计过滤器组延迟的流循环。在环路中，算法对输入信号进行滤波，估计滤波器的传递函数，并对滤波器的相位进行微分，计算出组延迟。

硝石= 1000;%迭代次数为k = 1:Niter x = randn(512,1);%输入信号=高斯白噪声y = LPF (x);用低通FIR滤波器滤除噪声H = TFE (x, y);计算传递函数估计值阶段= PE (H);%提取解压阶段phaseaftergain1 = Gain1 *阶段;DiffOut = DF (phaseaftergain1);%区分相位phaseaftergain2 = Gain2 * DiffOut;VBFOut = VBFilter (phaseaftergain2);%平滑组延迟美联社(VBFOut);%显示组延迟结束

如你所见，低通滤波器的组延迟是100。

调频信号转换为调幅信号

打开脚本

在1.5 kHz采样的100hz载波信号上创建调频波。

Fc = 1 e2;%载体Fs = 1.5 e3;%采样率sinewave = dsp。SineWave (“频率”10．..“SamplesPerFrame”1 e3,．..“SampleRate”Fs);

将调频信号转换为调幅信号。

ts = timescope (“TimeSpanSource”，“属性”，．..“时间间隔”, 0.3,．..“BufferLength”10 * Fs,．..“SampleRate”Fs,．..“ShowGrid”,真的,．..“YLimits”(-1.5 - 1.5),．..“LayoutDimensions”1 [2]);df = dsp.Differentiator;抽搐而Toc <2.2 x = step(正弦波);fm_y =调节(x, Fc, Fs,“调频”）;fm_y am_y =步骤(df);步骤(ts、fm_y am_y);结束释放(df);释放(ts);

算法

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微分滤波器

微分器计算信号的导数。给出了理想微分器滤波器的频率响应 $D （ ω ）＝ j ω$ ，定义于奈奎斯特区间 $- π \leq ω \leq π$ ．

频率响应是反对称的，并与频率成线性比例。

dsp。Differentiator对象作为微分器过滤器。这个物体将两步的过程浓缩为一步。对于最小阶数设计，对象采用广义雷米兹FIR滤波器设计算法。对于指定阶数的设计，对象采用Parks-McClellan最优等纹FIR滤波器设计算法。该滤波器设计为具有直接形式结构的线性相位iv型FIR滤波器。

理想微分器有一个反对称脉冲响应，由 $d （ n ）＝ - d （ - n ）$ ．因此 $d （ 0 ）＝ 0$ ．微分器在零频率时必须有零响应。

线性相位FIR微分滤波器

给出了反对称线性相位FIR滤波器的脉冲响应 $h （ n ）＝ - h （米 - 1 - n ）$ ,在那里米为过滤器的长度。因为滤波器是反对称的，所以可以用这种类型的FIR滤波器设计线性相位FIR微分器。

考虑基于切比雪夫近似准则的线性相位FIR微分器的设计。

如果米为奇数时，则FIR滤波器的实值频率响应，H_r(ω)，具有……的特点H_r(0) = 0和H_r(π)= 0．该滤波器满足零频率下零响应的条件。但是，它不是全波段的，因为H_r(π)= 0．该微分器在有限的频率范围内[0 2π]有线性响应f_p),f_p为微分器的带宽。切比雪夫近似与期望响应之间的绝对误差随ω从0到2πf_p．

如果米时，则FIR滤波器的实值频率响应，H_r(ω)，具有……的特点H_r(0) = 0和H_r(π)≠0．该滤波器满足零频率下零响应的条件。它是全频带的，这种设计结果在一个明显小于可比奇长微分器的近似误差。因此，在实际系统中，偶长(奇阶)微分器是首选。

参考文献

索福克勒斯·奥法尼迪斯信号处理概论．上鞍河，新泽西州:Prentice-Hall, 1996。

扩展功能

C / c++代码生成
使用MATLAB®Coder™生成C和c++代码。

使用注意事项及限制:

看到系统对象在MATLAB代码生成(MATLAB编码器)．

当输入信号的数据类型为时，该对象还金宝app支持使用Intel AVX2技术生成SIMD代码单或双．

SIMD技术显著提高了生成代码的性能。

定点转换
使用fixed-point Designer™设计和模拟定点系统。

另请参阅

介绍了R2016a

DSP系统工具箱文档

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得到审判现在

dsp。Differentiator

描述

创建

语法

描述

属性

DesignForMinimumOrder- - - - - -设计最小阶滤波器真正的(默认)|假

FilterOrder- - - - - -滤波器阶31(默认)|奇怪的正整数

依赖关系

PassbandRipple- - - - - -最大的通带波纹０.１(默认)|积极的真正的标量

依赖关系

ScaleCoefficients- - - - - -尺度滤波器系数假(默认)|真正的

定点属性

CoefficientsDataType- - - - - -系数的字和分数长度numerictype (16)(默认)|numerictype对象

RoundingMethod- - - - - -输出定点运算的舍入方法“地板”(默认)|“天花板”|“收敛”|“最近的”|“圆”|“简单”|“零”

使用

语法

描述

输入参数

x- - - - - -数据输入向量|矩阵

输出参数

y——分化信号向量|矩阵

对象的功能

特定于dsp。Differentiator

所有系统对象都是通用的

例子

群时延估计

调频信号转换为调幅信号

算法

微分滤波器

参考文献

扩展功能

C / c++代码生成使用MATLAB®Coder™生成C和c++代码。

定点转换使用fixed-point Designer™设计和模拟定点系统。

另请参阅

功能

对象

块

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`DesignForMinimumOrder`- - - - - -设计最小阶滤波器
`真正的`(默认)|`假`

`FilterOrder`- - - - - -滤波器阶
31(默认)|奇怪的正整数

`PassbandRipple`- - - - - -最大的通带波纹
０.１(默认)|积极的真正的标量

`ScaleCoefficients`- - - - - -尺度滤波器系数
`假`(默认)|`真正的`

`CoefficientsDataType`- - - - - -系数的字和分数长度
`numerictype (16)`(默认)|`numerictype`对象

`RoundingMethod`- - - - - -输出定点运算的舍入方法
`“地板”`(默认)|`“天花板”`|`“收敛”`|`“最近的”`|`“圆”`|`“简单”`|`“零”`

`x`- - - - - -数据输入
向量|矩阵

`y`——分化信号
向量|矩阵

特定于`dsp。Differentiator`

C / c++代码生成
使用MATLAB®Coder™生成C和c++代码。

定点转换
使用fixed-point Designer™设计和模拟定点系统。