此示例显示了如何在Simulink中设计经典的低通IIR过滤器金宝app®。
该示例首先呈现过滤器设计过滤织机
。该设计中的关键参数是截止频率,滤波功率衰减到一半的频率(-3
db)标称通带。该示例显示了如何用相同顺序的Chebyshev或椭圆滤波器更换Butterworth设计,并以耗费通带和/或滤波器的空间的一些纹波,以牺牲更陡峭的滚动。该示例还探讨了最小订单设计。
然后,示例显示了如何使用低通滤波器块可获得的界面在Simulink中设计和使用低通滤波器。金宝app
最后,该示例展示了可变带宽IIR过滤器,这使您可以在运行时更改过滤器截止频率。
过滤织机
过滤织机
启动构建过滤器的用户界面。过滤织机
使用以规范为中心的方法来找到所需响应的最佳算法。它还使您可以从指定的设计创建Simulink块。金宝app
开始设计IIR低通滤波器块过滤织机
,执行命令filterbuilder('lp')
。将打开一个低通设计对话框。
设计八阶Butterworth低通滤波器,截止频率5.
kHz假设采样率44.1.
千赫。
设定脉冲响应至IIR.
, 这订单模式至指定
,而且命令至8.
。指定截止频率,设置频率约束至半功率(3 dB)频率
。指定Hz中的频率,设置频率单位至赫兹
那输入采样率至44100
, 和半功率(3 dB)频率至5000
。设定设计方法至Butterworth.
。
点击申请。要显示滤波器的频率响应,请单击查看筛选响应。过滤器最大平坦。通带或停机带中没有纹波。滤波器响应位于规格掩码内(红色虚线)。
从此设计生成块并在模型中使用它。打开模型ex_iir_design.
。在过滤器构建器,在这方面代码生成选项卡,单击生成模型。在导出到Simulink窗口中,指金宝app定块名称作为牛油
和目的地作为当前的
。您还可以选择使用诸如延迟和收益的基本元素来构建块,或者使用DSP Systembox™过滤器块之一。此示例使用过滤器块。
点击实现模型生成Simulink块。金宝app您现在可以将块的输入和输出端口连接到源和宿块ex_iir_design.
模型。
在模型中,一个嘈杂的正弦波对44.1.
KHz通过过滤器。正弦波被高斯噪声损坏,高斯噪声均为零均值和方差10.-5
。运行模型。Spectrum Analyzer中的视图显示了原始和过滤的信号。
现在设计一个Chebyshev I型过滤器。Chebyshev类型I设计允许您控制通带。Stapband中仍然没有涟漪。较大的涟漪使得陡峭的滚动。在该模型中,峰到峰纹波被指定为0.5 dB。
在里面主要的标签过滤器构建器,设置
幅度约束至通带波纹
。
通带波纹至0.5
。
设计方法至Chebyshev类型I.
。
点击申请然后点击查看筛选响应。
放大通带,您可以看到波纹包含在[-0.5,0] db范围内。
类似于Butterworth Filter,您可以通过单击从此设计生成块生成模型在这一点代码生成选项卡,然后单击实现模型。
Chebyshev Type II设计允许您控制停止带衰减。通带中没有涟漪。较小的停机衰减使得较陡峭的滚动。在该示例中,缩减衰减是80
D b。设定过滤器构建器主要的标签如图所示,然后单击申请。
点击查看筛选响应。
从这个设计生成一个块代码生成选项卡,单击生成模型,然后单击实现模型。
通过允许在阻带和通带中允许涟漪相比,椭圆滤波器可以提供陡峭的滚动。为了说明这种行为,使用Chebyshev设计中指定的相同的通带和停车特性。设定过滤器构建器主要的标签如图所示,然后单击申请。
从这个设计生成一个块代码生成选项卡,单击生成模型,然后单击实现模型。
在频率和可容忍的波纹的量方面指定通带和阻带,请使用最小顺序设计。例如,验证订单模式Butterworth滤镜设置为最低限度
和集合设计方法至Butterworth.
。将通带和阻带频率设置为0.1 * 22050.
Hz和0.3 * 22050
Hz,以及通带纹波和停止衰减1
DB和60.
分别为DB。有七阶滤波器是用Butterworth设计满足规格的必要滤波器。通过遵循与其他设计方法相同的方法,您可以验证Chebyshev类型I和II型设计所需的第五阶滤波器。四阶滤波器足以换取椭圆设计。
该图显示了第七阶巴特沃斯设计的幅度响应。
第七阶Butterworth设计的杆零图显示了7个极的预期聚集在单位圆上的零弧度角度周围的角度和以π弧度的角度的相应7零。
作为替代品过滤器构建器,你可以使用低通滤波器在Simulink模型中块。金宝app这低通滤波器块将设计和实现阶段结合到一步中。过滤器使用椭圆方法设计其系数,并允许最小顺序和定制订单设计。
这低通滤波器块用于模型中ex_lowpass.
过滤嘈杂的正弦波信号采样44.1.
千赫。原始和过滤信号显示在频谱分析仪中。
模型='ex_lowpass';Open_System(型号);set_param(型号,'停止'那'1024/44100 * 1000')SIM(型号);
这低通滤波器块允许您设计近似接近Butterworth和Chebyshev过滤器的过滤器。为了近似Chebyshev类型I滤波器,使停车衰减是任意大的,例如,180.
D b。为了近似Chebyshev类型II滤波器,使得通带纹波是任意小的,例如,1E-4
。为了近似Butterworth滤波器,使停车衰减是任意大的,并且通带纹波任意小。
您还可以设计允许您在运行时更改截止频率的过滤器。这可变带宽IIR过滤器块可用于此类情况。参考Simulink中噪声输入的可调低通滤波金宝app使用此块的模型示例。