可变带宽滤波器

可变带宽FIR滤波器

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描述

的可变带宽滤波器对象使用FIR滤波器实现对每个输入通道进行滤波。它这样做的同时具有调整带宽的能力。

过滤输入的每个通道:

创建可变带宽滤波器对象并设置其属性。
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？．

创造

语法

vbw=dsp.VariableBandwidthFIRFilter

vbw=dsp.VariableBandwidthFIRFilter（名称、值）

描述

vbw=dsp.可变带宽滤波器返回一个系统对象™,vbw，它通过对对象的连续调用独立过滤输入的每个通道。滤波器的截止频率可在滤波操作期间进行调谐。采用窗口法设计了可变带宽FIR滤波器。

例子

vbw=dsp.可变带宽滤波器（名称,值）返回一个可变带宽FIR滤波器vbw，每个属性都设置为指定的值。您可以按以下任意顺序指定其他名称-值对参数：(Name1, Value1,…,的家)．

性质

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除非另有说明，否则属性为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，而释放函数将解锁它们。

如果一个属性是可调，您可以随时更改它的值。

有关更改特性值的详细信息，请参见在MATLAB中使用系统对象进行系统设计．

`取样频率`- - - - - -输入采样率
`44100`（默认）|积极的标量

输入采样率，以Hz为单位指定为正标量。此属性是不可调的。

数据类型：双重的|单一的

`FilterType`- - - - - -过滤器类型
`“低通”`（默认）|`“高反差保留”`|`“带通”`|`“Bandstop”`

将筛选器的类型指定为'Lowpass' | 'Highpass' | 'Bandpass' | 'Bandstop'。此属性不可调。

`FilterOrder`- - - - - -冷杉过滤器订单
`30`（默认）|正整数

将FIR滤波器的顺序指定为正整数标量。此属性是不可调的。

数据类型：双重的|单一的

`窗口`- - - - - -窗口函数
`“损害”`（默认）|`“汉明”`|`“切比雪夫”`|`“皇帝”`

将用于设计FIR滤波器的窗口函数指定为以下函数之一：“损害”|“汉明”|“切比雪夫”|“皇帝”。此属性不可调。

`KaiserWindowParameter`- - - - - -Kaiser窗参数
`0.5`（默认）|实标量

将Kaiser窗口参数指定为实标量。此属性不可调。

依赖关系

属性设置时将应用此属性“窗口”财产“皇帝”．

数据类型：双重的|单一的

`CutoffFrequency`- - - - - -滤波器截止频率
`512`（默认）|积极的标量

指定滤波器截止频率(Hz)为实的、正的标量，小于SampleRate / 2．

可调:对

依赖关系

属性的设置将应用此属性FilterType财产“低通”或“高反差保留”．

数据类型：双重的|单一的

`CenterFrequency`- - - - - -滤波器中心频率
`11025`（默认）|积极的标量

将滤波器中心频率（以Hz为单位）指定为实的正标量，小于SampleRate / 2．

可调:对

依赖关系

属性设置时将应用此属性FilterType财产“带通”或“Bandstop”．

数据类型：双重的|单一的

`带宽`- - - - - -滤波器带宽
`7680`（默认）|积极的标量

将滤波器带宽（以赫兹为单位）指定为实的正标量，小于SampleRate / 2．

可调:对

依赖关系

属性的设置将应用此属性FilterType财产“带通”或“Bandstop”．

数据类型：双重的|单一的

`SidelobeAttenuation`- - - - - -切比雪夫窗旁瓣衰减
`60`（默认）|积极的标量

指定切比雪夫窗衰减为真实的，正标量分贝(dB)。此属性是不可调优的。

依赖关系

属性的设置将应用此属性窗口财产“切比雪夫”．

数据类型：双重的|单一的

使用

语法

y = vbw (x)

描述

例子

y=vbw(x）过滤输入信号x使用可变带宽FIR滤波器产生输出y．可变带宽FIR滤波器对象对每个通道进行操作，这意味着该对象在对算法的连续调用中独立地过滤输入信号的每一列。

输入参数

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`x`- - - - - -数据输入
矢量|矩阵

数据输入，指定为向量或矩阵。这个对象也接受可变大小的输入。锁定对象后，可以更改每个输入通道的大小，但不能更改通道的数量。

数据类型：双重的|单一的
复数的支持:金宝app对

输出参数

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`y`——过滤输出
向量|矩阵

过滤输出，作为向量或矩阵返回。输出信号的大小、数据类型和复杂性与输入信号的大小、数据类型和复杂性相匹配。

数据类型：双重的|单一的
复数的支持:金宝app对

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`可变带宽滤波器`

`freqz`	离散时间滤波器的频率响应系统对象
`fvtool`	DSP滤波器的频率响应可视化
`英普兹`	离散时间滤波器的脉冲响应系统对象
`信息`	信息过滤系统对象
`多项式系数`	返回过滤器系统对象结构系数
`成本`	估计实现过滤器的成本系统对象
`grpdelay`	离散时间滤波器的组延迟响应系统对象

所有系统对象都是通用的

`步`	跑系统对象算法
`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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通过可变带宽带通FIR滤波器进行滤波

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步例如，myObject（x）变成步骤（myObject，x）。

此示例演示如何调整FIR滤波器的中心频率和带宽。

Fs=44100；输入采样率定义带通可变带宽FIR滤波器:vbw=dsp.VariableBandwidthFIRFilter（“FilterType”，“带通”，...“过滤器订单”, 100,...“采样器”Fs,...“CenterFrequency”1 e4,...“带宽”4 e3);tfe = dsp。TransferFunctionEstimator (“FrequencyRange”，“片面的”); aplot=dsp.ArrayPlot(“PlotType”，“行”，...“XOffset”,0,...“YLimits”-120年[5],...“SampleIncrement”, 44100/1024,...“伊拉贝尔”，‘频率响应（dB）’，...“XLabel”，的频率(赫兹)，...“标题”，“系统传递函数”）;FrameLength = 1024;正弦= dsp。SineWave (“SamplesPerFrame”, FrameLength);为i = 1:50 0%生成输入x=sine（）+randn（帧长，1）；%通过过滤器传递输入y = vbw (x);传递函数估计h = tfe (x, y);绘图传递函数aplot (20 * log10 (abs (h)))%调谐FIR滤波器的带宽和中心频率如果（i==250）vbw.CenterFrequency=5000；vbw.Bandwidth=2000；结束结束

算法

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冷杉的转换

所有的变换都假设一个长度为2N+1的低通滤波器。

低通滤波器,低通滤波器

考虑具有标准化截止频率ω的理想低通砖墙滤波器_c1.通过对理想频率响应进行逆离散傅里叶变换，并将所得序列剪切至长度2N+1，脉冲响应为：

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

其中w(n)是窗口向量。低通滤波器系数被调谐到一个新的截止频率ω_c2如下:

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

没有必要在每次调优截止频率时重新计算窗口。

低通,高通

假设低通滤波器具有标准化的6-dB截止频率ω_c，取低通频率响应的互补:H，就可以得到具有相同截止频率的高通滤波器_惠普(e^jω) = 1 - h_LP(e^jω）

对上述响应进行离散傅里叶反变换，得到高通滤波器系数如下:

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

低通到带通

以ω频率为中心的带通滤波₀可以通过移动低通响应得到:

H_{英国石油公司}(e^jω)=H_LP(e^j(ω-ω₀))+H_LP(e^{j(ω-ω₀）}）

所得带通滤波器的带宽为2Ω_c，在带通滤波器的两个截止频率之间测量。则等效带通滤波器系数为:

$\begin{array}{l} h_{B P} （ n ）＝（ e^{j ω_{0} n} + e^{- j ω_{0} n} ） h_{l P} （ n ） \\ 可写为： \\ h_{B P} （ n ）＝ 2 余弦（ ω_{0} n ） h_{l P} （ n ） \end{array}$

低通带阻

我们可以将高通和带通转换相结合，将低通滤波器转换为带阻滤波器。也就是说，首先通过移动低通响应使滤波器带通，然后反相得到一个以ω为中心的带阻响应₀．

H_废话(e^jω) = 1 - (h_LP(e^{j(ω-ω₀）}) + H_LP(e^{j(ω+ω₀）}））

这将产生下列系数:

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

广义变换

以上突出显示的转换可以组合起来将低通滤波器转换为具有任意截止的低通、高通、带通或带阻滤波器。

例如，用截止ω变换低通滤波器_c1到截止ω的高通_c2，首先应用低通到低通变换得到一个截止ω的低通滤波器_c2，然后将低通变换应用于高通变换，得到截止ω为的高通_c2．

得到一个中心频率为ω的带通滤波器₀对于带宽β，我们首先应用低通到低通变换从低通到截止ω_c到一个低通截止β/2，然后应用低通到带通变换得到所需的带通滤波器。同样的方法也适用于带阻滤波器。

参考文献

[1] Jarske, P Y。Neuvo，和s.k. Mitra，“一种设计具有可变特性的线性相位FIR数字滤波器的简单方法”。信号处理。1988年6月第14卷第4期313-326页。

扩展能力

C/C++代码生成
使用Matlab®编码器生成C和C++代码™.

使用说明和限制：

看到MATLAB代码生成中的系统对象（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代码单一的或双重的．

SIMD技术显著提高了生成代码的性能。

另请参阅

R2014a中引入

DSP系统工具箱文档

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得到审判现在

可变带宽滤波器

描述

创造

语法

描述

性质

取样频率- - - - - -输入采样率44100（默认）|积极的标量

FilterType- - - - - -过滤器类型“低通”（默认）|“高反差保留”|“带通”|“Bandstop”

FilterOrder- - - - - -冷杉过滤器订单30（默认）|正整数

窗口- - - - - -窗口函数“损害”（默认）|“汉明”|“切比雪夫”|“皇帝”

KaiserWindowParameter- - - - - -Kaiser窗参数0.5（默认）|实标量

依赖关系

CutoffFrequency- - - - - -滤波器截止频率512（默认）|积极的标量

依赖关系

CenterFrequency- - - - - -滤波器中心频率11025（默认）|积极的标量

依赖关系

带宽- - - - - -滤波器带宽7680（默认）|积极的标量

依赖关系

SidelobeAttenuation- - - - - -切比雪夫窗旁瓣衰减60（默认）|积极的标量

依赖关系

使用

语法

描述

输入参数

x- - - - - -数据输入矢量|矩阵

输出参数

y——过滤输出向量|矩阵

对象的功能

特定于可变带宽滤波器

所有系统对象都是通用的

例子

通过可变带宽带通FIR滤波器进行滤波

算法

冷杉的转换

参考文献

扩展能力

C/C++代码生成使用Matlab®编码器生成C和C++代码™.

另请参阅

功能

对象

块

主题

DSP系统工具箱文档

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`取样频率`- - - - - -输入采样率
`44100`（默认）|积极的标量

`FilterType`- - - - - -过滤器类型
`“低通”`（默认）|`“高反差保留”`|`“带通”`|`“Bandstop”`

`FilterOrder`- - - - - -冷杉过滤器订单
`30`（默认）|正整数

`窗口`- - - - - -窗口函数
`“损害”`（默认）|`“汉明”`|`“切比雪夫”`|`“皇帝”`

`KaiserWindowParameter`- - - - - -Kaiser窗参数
`0.5`（默认）|实标量

`CutoffFrequency`- - - - - -滤波器截止频率
`512`（默认）|积极的标量

`CenterFrequency`- - - - - -滤波器中心频率
`11025`（默认）|积极的标量

`带宽`- - - - - -滤波器带宽
`7680`（默认）|积极的标量

`SidelobeAttenuation`- - - - - -切比雪夫窗旁瓣衰减
`60`（默认）|积极的标量

`x`- - - - - -数据输入
矢量|矩阵

`y`——过滤输出
向量|矩阵

特定于`可变带宽滤波器`

C/C++代码生成
使用Matlab®编码器生成C和C++代码™.