主要内容

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任意の振幅フィルターの设计

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周波数サンプリングによるFIRモデル化

ここでは,フィルターの振幅が(緩和領域や“不在乎”領域のない)完全なナイキスト範囲上で定義される場合について説明します。以下の例では,単一の(完全)帯域仕様タイプおよびロバストな周波数サンプリングアルゴリズムを使用して,振幅が次の3つのセクションで定義されるフィルターを設計します。正弦波セクション,区分的線形セクションおよび2次セクション。このフィルターの形状は非常に複雑なので,大きいフィルター次数を選択しなければなりません。

N = 300;B1 = 0:0.01:0.18;B2 =[。2.38 .4 . 55.562 .585 .6 .78];B3 = 0.79:0.01:1;A1罪= 5 +(2 * 7.5π* * B1) / 4;%正弦部分A2 = [.5 2.3 1 1 -.2 -.2 1 1];分段线性剖分A3 = 2 + 18 * (1-B3)。^ 2;%二次部分F = [b1 b2 b3];A = [a1 a2 a3];d = fdesign.arbmag('n,f,a'、N、F);高清=设计(D,'freqsamp''systemobject',真正的);FVTool(HD,“MagnitudeDisplay”'零阶段'“颜色”“白色”);

图过滤器可视化工具-零相位响应包含一个轴和其他类型的uitoolbar, uimenu对象。标题为“零相位响应”的轴包含2个线型对象。

关上(gcf)

前の例では,正規化周波数点は0とπラジアン/サンプル(極値を含む)の間に分布していました。負の周波数を指定して複素フィルターを得ることもできます。以下の例では,複素射频バンドパスフィルターをモデル化し,カイザーウィンドウを使用して,π-πとラジアン/サンプル周波数の間の70分贝のギャップが原因で発生するギブズ現象の影響を緩和します。

加载cfir.mat加载一组预定义的频率和振幅矢量n = 200;d = fdesign.arbmag('n,f,a'、N、F);高清=设计(D,'freqsamp'“窗口”,{@ kaiser,20},'systemobject',真正的);FVTool(HD,“FrequencyRange”'[-pi,pi)'“颜色”“白色”);

图过滤器可视化工具-幅度响应(dB)包含一个轴和其他类型的uitoolbar, uimenu对象。标题为“大小响应(dB)”的轴包含两个类型为line的对象。

等リップル冷杉フィルターによる平滑化関数のモデル化

最小数数のFIRフィルターフィルターで滑滑例のようにモデルリップルアルゴリズム滑例のてのモデル例でにに适しいいモデルモデルでははにいいモデルモデルでにはにいいモデル周周数数ででリップル値周波指定指定さいリップル値数指定指定しさい値値を指定しさいリップル値値を指定指定指定値値まで比例に増て重みを定义て,高い周波数号のを改善しししします。

f = linspace(0,1,100);a = exp(-2 * pi * f);r = 0.045;%波纹w = .1-20 * log10(abs(a));%的重量d = fdesign.arbmag('远的',远的);高清=设计(D,'平静''重量'W,'systemobject',真正的);FVTool(HD,“MagnitudeDisplay”'零阶段'“FrequencyRange”“[0,π)”......“颜色”“白色”);

图过滤器可视化工具-零相位响应包含一个轴和其他类型的uitoolbar, uimenu对象。标题为“零相位响应”的轴包含2个线型对象。

単一帯域の等リップル冷杉設計とマルチ帯域の等リップル冷杉設計

特定のアプリケーションでは,フィルターの阻止帯域を調整して,統合されたサイドローブを最小化したり量子化されたロバスト性を向上させたりすることができます。以下の例では,階段状の阻止帯域でローパスフィルターを設計します。そのために,各ステップの減衰を阻止帯域で5 dbずつ増加させる重みの分布を使用します。

n = 150;f = [0 .25.3 .4 .401 .7 .701 .8 .801 .9 .901。a = [1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0];w = 10. ^([0 0 5 5 10 10 15 15 20 20 25 25 30 30 35] / 20);d = fdesign.arbmag('n,f,a'、N、F);HD1 =设计(D,'平静''重量'W,'systemobject',真正的);

以下の例,“不在乎”领域(つまりつまり帯域)で分享された2つの帯域するマルチ帯域アプローチをする定义するマルチアプローチ例を使代替の设计例例を代替代替の设计例例

B = 2;%频带数F1 = F (1:2);%通带F2 = F(3:结束);%阻带%f(2:3)= [。25 .3]%过渡带A1 = (1:2);A2 =(3:结束);W1 = W (1:2);W2 = W(3:结束);d = fdesign.arbmag(”N, B, F,“,n,b,f1,a1,f2,a2);HD2 =设计(D,'平静''b1weights'W1,'b2重量'W2,......'systemobject',真正的);hfvt = fvtool(HD1,HD2,“MagnitudeDisplay”'幅度(db)''传奇''在'......“颜色”“白色”);传奇(hfvt“单波段设计”'多频段设计');

图过滤器可视化工具-幅度响应(dB)包含一个轴和其他类型的uitoolbar, uimenu对象。标题为“大小响应(dB)”的轴包含两个类型为line的对象。这些对象代表了单波段设计,多波段设计。

マルチ帯域アプローチには明確な利点があります。遷移領域での制約を緩和することによって,等リップルアルゴリズムが低い通過帯域リップルと大きい阻止帯域の減衰をもつ解に収束します。言い換えれば,最初のフィルターの周波数特性を低い次数に一致させることができるのです。以下の例では,最小次数設計を使用する等価フィルターを取得して,この最後のコメントを実証します。

最ごとに场がますを例场ますます値指定の场を0.0195に设定を0.0195に设定を0.0195に设定を。

R = 0.0195;单波段最小订单数设计d = fdesign.arbmag('远的',远的);HD1 =设计(D,'平静''重量'W,'systemobject',真正的);%多波段最小订单设计d = fdesign.arbmag('B,F,A,R',b,f1,a1,r,f2,a2,r);HD2 =设计(D,'平静''b1weights'W1,'b2重量'W2,......'systemobject',真正的);hfvt = fvtool(HD1,HD2,“颜色”“白色”);传奇(hfvt“单波段最低订货量设计”......“多频带最小订单设计”);

图过滤器可视化工具-幅度响应(dB)包含一个轴和其他类型的uitoolbar, uimenu对象。标题为“大小响应(dB)”的轴包含两个类型为line的对象。这些对象代表单带最小订单设计,多带最小订单设计。

両方の設計の通過帯域リップルと阻止帯域の減衰は一致します。しかし,単一帯域設計の次数が152であるのに対して,マルチ帯域設計の次数は72です。

订单(高清)
ans = 32.

制約付きマルチ帯域等リップル設計

マルチ帯域等リップル设计は,さまざまな帯域のリップル制约指定,単一周波数帯域指定,および指定値に対する指定周波指定强制を行。

制約付き帯域設計

以下のでは,最初の阻止帯域でのが60 db,2番目の阻止帯域で减衰が40 dbである80次通过帯域フィルターを设计ます.2番目の阻止帯域减衰减衰和するによって,通讯帯域でのは减少しが,同じ同じフィルター数が维持されますます。

N = 80;%过滤器订单B = 3;频段数量d = fdesign.arbmag('n,b,f,a,c',n,b,[0 0.25],[0],真实,......[0.3 0.6],[11],假,[0.65 1],[0 0],真实)
D = ArbMag具有属性:响应:'任意幅度'规格:'n,b,f,a,c'说明:{4x1 cell}标准化频体:1筛选序列:80 nbands:3 b1fRequence:[0 0.2500] B1amplitudes:[00] B1细胞:1 B1极:0.2000 B2FREQUECIES:[0.3000 0.6000] B2MPLITUDES:[1] B2CONSTROINE:0 B3FREQUENCIES:[0.6500 1] B3MPLITUDES:[0] B3CONSTROIN:1 B3极:0.2000

最初と3番目の帯域を制約付き帯域として指定するため,B1译文B3Constromed.の各プロパティが真に设定されています。Biripple.プロパティを使用して,我番目の制約付き帯域のリップル値を指定します。

d.B1Ripple = 10 ^ (-60/20);第一个停车带的%衰减d.B3Ripple = 10 ^ (-40/20);%第二阻带衰减高清=设计(D,'平静''systemobject',真的)
HD = dsp.firfilter具有属性:结构:'直接表格'NumeratorSource:'属性'分子:[1x81双]初始条件:0显示所有属性
FVTool(HD,'传奇'“关闭”“颜色”“白色”);

图过滤器可视化工具-幅度响应(dB)包含一个轴和其他类型的uitoolbar, uimenu对象。标题为“大小响应(dB)”的轴包含两个类型为line的对象。

単一周波数号

以下の例は,正确に0.25 * piと0.55 * piラジアン/サンプルに2つのノッチがあり,通过帯域に0.15のリップルがある最次等フィルターを设计ます。

B = 5;频段数量d = fdesign.arbmag('B,F,A,R',b);D.B1FREQUENCIES = [0 0.2];d.b1amplitudes = [1 1];d.b1ripple = 0.15;D.B2FREQUENCIES = 0.25;%单频乐队d.B2Amplitudes = 0;d.B3Frequencies = [0.3 0.5];d. b3amplitude = [1 1];d.B3Ripple = 0.15;d.B4Frequencies = 0.55;%单频乐队d.b4amplitudes = 0;D.B5FREQUENCIES = [0.6 1];d.b5amplitudes = [1 1];d.b5ripple = 0.15;高清=设计(D,'平静''systemobject',真正的);FVTool(HD,“颜色”“白色”);

图过滤器可视化工具-幅度响应(dB)包含一个轴和其他类型的uitoolbar, uimenu对象。标题为“大小响应(dB)”的轴包含两个类型为line的对象。

强制强制数量

以下の例では,阻止帯域エッジが100 Hz,通過帯域エッジが150 Hzにあるハイパスフィルターを設計します。追加フィルターを追加したり,フィルター次数を大幅に増やしたりすることなく,強力な60 Hz干渉を排除するものとします。そのためには60 Hzでのハイパスフィルターの振幅応答を強制的に0にします。

B = 2;频段数量N = 92;%过滤器订单Fs = 2 e3;%采样频率d = fdesign.arbmag(”N, B, F,“,n,b,[0 60 100],[0 0],[150 1000],[11],FS);

b1forcedfrequencypoints.设计オプションを使使て,指定した振幅値を的に60 hz点にます。

高清=设计(D,'平静'“B1ForcedFrequencyPoints”60,......'systemobject',真正的);hfvt = fvtool(高清“Fs”,fs,“颜色”“白色”);

图过滤器可视化工具-幅度响应(dB)包含一个轴和其他类型的uitoolbar, uimenu对象。标题为“大小响应(dB)”的轴包含两个类型为line的对象。

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hfvt。MagnitudeDisplay ='震级';Xlim ([0 100]) ylim([0 0.015])

图形过滤器可视化工具-幅度响应包含一个轴和其他类型的uitoolbar, uimenu对象。标题为“大小响应”的轴包含两个类型为line的对象。

単一帯域のIIR設計とマルチ帯域のIIR設計

冷杉の場合と同様に,遷移帯域を簡単に識別できないIIR設計の問題は,単一(完全)帯域仕様のアプローチで解決できます。例として,ガスの光吸収をモデル化します(原子Rubidium87蒸発)。

NB = 12;na = 10;f = linspace(0,1,100);AS = = =(1,100)-f * 0.2;吸收= [(1,30),(1-0.6 * Bohmanwin(10))',......(1,5),(1-0.5 * Bohmanwin(8))',一个(1,47)];a =。*吸收;d = fdesign.arbmag('Nb,na,f,a'Nb, Na, F);W = [ones(1,30) ones(1,10)*。2人(1、60)];高清=设计(D,“iirlpnorm”'重量'W,'规范'2,'denysfactor'30岁的......'systemobject',真正的);FVTool(HD,“MagnitudeDisplay”'幅度(db)'......'标准化罚款''在'“颜色”“白色”);

图过滤器可视化工具-幅度响应(dB)包含一个轴和其他类型的uitoolbar, uimenu对象。标题为“大小响应(dB)”的轴包含两个类型为line的对象。

1つまたは複数の遷移帯域で制約を緩和できる場合,マルチ帯域アプローチには冷杉の場合と同じメリット(通過帯域と阻止帯域の特性の向上)があります。以下の例では,レイリーフェージング無線通信チャネルをモデル化して,これらの違いを示します。

Nb = 4;Na = 6;F = [0:01:0.4 .45 1];A = [1.0./(1-(F(1:end-2)./0.42).²).^0.25 0 0];d = fdesign.arbmag('Nb,na,f,a'Nb, Na, F);%的单波段设计HD1 =设计(D,“iirlpnorm”'systemobject',真正的);B = 2;F1 = F (1: end-2);%通带F2 = F(结束-1:结束);%阻带% F (end-2: end-1) =(。4.45] %过渡带A1 = (1: end-2);A2 = (end-1:结束);d = fdesign.arbmag('nb,na,b,f,a',Nb,Na,B,F1,A1,F2,A2);%多频段设计HD2 =设计(D,“iirlpnorm”'systemobject',真正的);hfvt = fvtool(HD1,HD2,“颜色”“白色”);传奇(hfvt“单波段设计”'多频段设计');

图过滤器可视化工具-幅度响应(dB)包含一个轴和其他类型的uitoolbar, uimenu对象。标题为“大小响应(dB)”的轴包含两个类型为line的对象。这些对象代表了单波段设计,多波段设计。