带通滤波器响应使用RFCKT对象
这个例子展示了如何计算一个简单的带通滤波器的时域响应:
选择电感和电容值使用经典的图像参数设计方法。
使用
rfckt.seriesrlc,rfckt.shuntrlc,和rfckt.cascade以编程方式构造一个巴特沃斯电路作为2个网络。使用
分析2个网络的提取的参数在一个宽的频率范围。使用
s2tf计算电压传递函数从输入到输出。使用
rationalfit生成合理的适合,获取理想的RC电路非常高的精确度。创建一个嘈杂的输入电压波形。
使用
timeresp来计算噪声输入电压的瞬态响应波形。
设计一个带通滤波器的图像参数
图像参数设计方法是一个框架,用于分析计算的值串联和并联组件在被动的过滤器。这种方法的更多信息,请参阅“完整的无线设计”销w·塞尔麦格劳-希尔2008 p。331。
图1:巴特沃斯带通滤波器建立了两个半。
下面的MATLAB代码生成组件值一个带通滤波器3-dB截止频率较低的2.4 GHz和上层3-dB截止频率为2.5 GHz。
Ro = 50;f1C = 2400 e6;f2C = 2500 e6;Ls = (Ro /(π* (f2C - f1C))) / 2;c = 2 * (f2C - f1C) /(4 *π* Ro * f2C * f1C);Lp = 2 * Ro * (f2C - f1C) /(4 *π* f2C * f1C);Cp =(1 /(π* Ro * (f2C - f1C))) / 2;
以编程方式构建电路作为2个网络
L和C构建块是通过选择适当的值与形成的rfckt.shuntrlc图2所示或函数rfckt.seriesrlc函数如图3所示。然后构建块连接在一起rfckt.cascade如图4所示。
图2:2个网络创造的rfckt.shuntrlc函数。
图3:2个网络创造的rfckt.seriesrlc函数。
图4:连接2个网络的rfckt.cascade函数。
Seg1 = rfckt.seriesrlc (“L”Ls,“C”,Cs);Seg2 = rfckt.shuntrlc (“L”Lp,“C”,Cp);Seg3 = rfckt.shuntrlc (“L”Lp,“C”,Cp);Seg4 = rfckt.seriesrlc (“L”Ls,“C”,Cs);cktBPF = rfckt.cascade (“电路”,{Seg1、Seg2 Seg3, Seg4});
从2个网络中提取的参数
的分析方法提取从一个电路的参数指定的向量的频率。这个示例提供了一组频率跨越滤波器的通带和分析使用默认50欧姆参考,源阻抗和负载阻抗。接下来,s2tf函数计算的电压传递函数参数的电路模型。最后,我们生成一个高精度合理近似使用rationalfit函数。由此产生的近似匹配网络机器精度。
频率= linspace (2 e9 3 e9,101);分析(cktBPF、频率);sparams = cktBPF.AnalyzedResult.S_Parameters;tf = s2tf (sparams);适合= rationalfit(频率、tf);
验证合理适合趋向于零
使用freqresp近似拟合的方法验证理性合理行为外的两侧安装频率范围。
widerFreqs = linspace (2 e8、5 e9, 1001);resp = freqresp(健康,widerFreqs);图semilogy(频率、abs (tf)、widerFreqs、abs(职责)“——”,“线宽”(2)包含的频率(赫兹))ylabel (“级”)传说(“数据”,“健康”)标题(的合理配合安装频率范围以外的行为。”)
构造一个输入信号来测试带通滤波器
这个带通滤波器应该能够恢复一个正弦信号在2.45 GHz,嘈杂的零均值随机噪音的包容和2.35 GHz的拦截器。下面的MATLAB代码构造这样一个信号从4096年样本。
fCenter = 2.45 e9;fBlocker = 2.35 e9;时间= 1 / fCenter;sampleTime = / 16时期;signalLen = 8192;t = (0: signalLen-1) * sampleTime;% 256期输入=罪(2 *π* fCenter * t);%清洁输入信号rng (“默认”)噪声= randn罪(大小(t)) +(2 *π* fBlocker * t);noisyInput =输入+噪声;%的输入信号
计算输入信号的瞬态响应
的timeresp函数计算分析解决了状态方程定义的合理配合和输入信号。
输出= timeresp(健康,noisyInput sampleTime);
把输入信号和过滤器在时域响应
画出输入信号、噪声输入信号和带通滤波器的输出在一个图窗口。
xmax = t(结束)/ 8;图次要情节(3、1、1)的阴谋(t,输入)轴([0 xmax -1.5 - 1.5])标题(“输入”次要情节(3、1、2)情节(t, noisyInput)轴([0 xmax地板(最低(noisyInput))装天花板(max (noisyInput))])标题(嘈杂的输入的)ylabel (的振幅(伏)次要情节(3,1,3)情节(t,输出)轴([0 xmax -1.5 - 1.5])标题(滤波器输出的)包含(的时间(秒))
视图输入信号和滤波器响应在频域
覆盖的输入和滤波器响应在频域解释了为什么过滤操作是成功的。拦截器信号在2.35 GHz和大部分的噪声则明显较低。
NFFT = 2 ^ nextpow2 (signalLen);% 2长度的y的力量Y = fft (noisyInput NFFT) / signalLen;samplingFreq = 1 / sampleTime;f = samplingFreq / 2 * linspace (0, 1, NFFT / 2 + 1) ';O = fft(输出,NFFT) / signalLen;图次要情节(2,1,1)情节(频率、abs (tf),“b”,“线宽”,2)轴([频率(1)频率(结束)0 1.1])传说(滤波器传递函数的)ylabel (“级”次要情节(2,1,2)情节(f, 2 * abs (Y (1: NFFT / 2 + 1)),‘g’f 2 * abs (O (1: NFFT / 2 + 1)),“r”,“线宽”,2)轴([频率(1)频率(结束)0 1.1])传说(“输入+噪声”,“输出”)标题(“过滤特性和噪声输入谱。”)包含(的频率(赫兹))ylabel (的大小(伏))
