此示例显示如何在Simulink中设计Classic Lowpass IIR过滤器金宝app®.
该示例首先介绍过滤器设计filterBuilder
.该设计的关键参数是截止频率,即滤波器功率衰减到一半的频率(-3
dB)标称通频带值。这个例子展示了如何用相同阶的切比雪夫或椭圆滤波器代替巴特沃斯设计,以牺牲滤波器的通带和/或阻带中的一些波纹为代价获得更陡的滚转。该示例还探索了最小订单设计。
然后,示例显示了使用低通滤波器块可获得的界面在Simulink中设计和使用LOPPASS过滤器。金宝app
最后,该示例展示了可变带宽IIR滤波器,它允许您在运行时更改滤波器截止频率。
filterBuilder
filterBuilder
启动用于构建过滤器的用户界面。filterBuilder
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低通滤波器块使用filterBuilder
,执行命令filterBuilder (lp)
.将打开一个低通设计对话框。
设计八秩序Butterworth低通滤波器,截止频率5.
假设采样率为44.1
KHz。
设定脉冲响应到信息检索
, 这命令模式到指定
,而且订单到8.
.要指定截止频率,请设置频率约束到半功率(3 dB)频率
.要指定以Hz为单位的频率,请设置频率的单位到赫兹
那输入采样率到44100
,半功率(3 dB)频率到5000
.设定设计方法到巴特沃斯
.
点击申请.要显示过滤器的频率响应,请单击查看过滤器响应.过滤器最大平坦。通带或阻带中没有纹波。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.
.在过滤器建设者,在这一点代码生成选项卡,单击生成模型.在“导出到Simulink”窗口中金宝app,指定块名称作为黄油
和目的地作为当前的
.您还可以选择使用诸如延迟和增益之类的基本元素构建块,或者使用DSP系统工具箱™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控件中的输入和输出端口可以连接到源和接收块ex_iir_design.
模型。
在模型中,一个嘈杂的正弦波在抽样44.1
kHz通过滤波器。正弦波受到均值为零、方差为的高斯噪声的干扰10.-5
.运行模型。频谱分析仪的视图显示原始信号和滤波信号。
现在设计一个切比雪夫I型滤波器。切比雪夫I型设计允许你控制通频带。在阻带中仍然没有波动。更大的波纹使更陡的滚转成为可能。在这个模型中,峰间纹波被指定为0.5 dB。
在主要选项卡的过滤器建设者,设置
幅度约束到通带波纹
.
通带波纹到0.5
.
设计方法到切比雪夫型
.
点击申请然后点击查看过滤器响应.
放大通带,您可以看到涟漪包含在[-0.5,0] dB范围内。
与Butterworth过滤器类似,您可以通过单击该设计生成一个块生成模型在代码生成选项卡,然后单击实现模型.
Chebyshev Type II设计允许您控制Stopband衰减。通带中没有涟漪。较小的停机衰减使得较陡峭的滚动。在此示例中,Streatband衰减是80
dB。设定过滤器建设者主要选项卡,单击申请.
点击查看过滤器响应.
从这个设计生成一个块,就代码生成选项卡,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,椭圆滤波器可以提供陡峭的卷秒。为了说明这种行为,使用Chebyshev设计中的相同的通带和停止特性。设定过滤器建设者主要选项卡,单击申请.
从这个设计生成一个块,就代码生成选项卡,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,验证命令模式的值最低
和集合设计方法到巴特沃斯
.设置通频带和阻频带频率为0.1 * 22050
赫兹和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。通过遵循相同的其他设计方法的方法,您可以验证Chebyshev I型和II型设计所需的第五阶滤波器。第四阶滤波器足以用于椭圆设计。
这张图显示了七阶巴特沃斯设计的幅值响应。
七阶巴特沃斯设计的零极点图显示了在单位圆上0弧度角周围的7个极点和对应的π弧度角上的7个零的预期聚类。
作为一种替代方案过滤器建设者,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Block将设计和实现阶段合并为一个步骤。该滤波器使用椭圆法设计其系数,并允许最小阶数和自定义阶数设计。
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
kHz。原始信号和滤波信号在频谱分析仪中显示。
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,例如,使停车衰减是任意大的,例如,180.
dB。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
.为了近似一个巴特沃斯滤波器,使阻带衰减任意大,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滤波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。