
- •1. Общая характеристика цифровых фильтров
- •1.1. Свойства цифровых фильтров
- •1.2. Представление цифрового фильтра в виде разностного уравнения
- •2.1. Прямоугольное окно
- •2.2. Обобщенное окно Хэмминга
- •2.3. Окно Блэкмана
- •2.4. Окно Кайзера
- •3.1. Аналоговые фильтры-прототипы
- •3.1.1. Фильтры Баттерворта
- •3.1.2. Фильтры Чебышева
- •3.1.3. Эллиптические фильтры
- •3.1.4. Фильтры Бесселя
- •3.2. Методы дискретизации аналогового фильтра
- •3.2.1. Метод инвариантного преобразования импульсной характеристики
- •3.2.2. Метод билинейного преобразования
- •3.3. Преобразования полосы частот для аналоговых фильтров
- •3.4. Преобразование полосы для цифровых фильтров
- •4. Методы реализации цифровых фильтров
- •4.1. Прямая форма
- •4.2. Прямая каноническая форма
- •4.3. Каскадная форма
- •4.4. Параллельная форма
- •5. Работа в среде matlab
- •5.1. Ввод матриц
- •5.2. Матричные операции
- •5.3. Операторы, выражения и переменные
- •5.4. Функции построения матриц
- •5.5. Операторы for, while, if
- •5.6. Скалярные функции
- •5.7. Векторные функции
- •5.8. Mатричные функции
- •5.9. Подматрицы и форма записи с двоеточием
- •5.11. Текстовые строки, сообщения об ошибках, ввод данных
- •5.12. Сравнение эффективности алгоритмов
- •5.13. Формат вывода
- •5.14. Протокол
- •5.15. Графика
- •6. Записная книжка matlab для Microsoft Word
- •6.1. Начало работы
- •6.2. Краткий пример использования Записной книжки
- •7. Проектирование цифровых фильтров в среде matlab
- •7.1. Анализ фильтров и выполнение
- •Filtfilt – прямая и обратная цифровая фильтрация с нулевой фазой:
- •Filtic – cоздание начального состояния для функции filter:
- •Freqs – частотная характеристика аналогового фильтра:
- •Freqspace – формирование последовательности отсчетов частоты:
- •Freqz – частотная характеристика цифрового фильтра.
- •Grpdelay – групповая задержка цифрового фильтра:
- •Impz – импульсный отклик цифрового фильтра:
- •Unwrap – корректировка фазовых углов:
- •Zplane – отображение нулей и полюсов цифрового фильтра:
- •7.2. Проектирование цифровых бих-фильтров besself – проектирование аналогового фильтра Бесселя:
- •Butter – проектирование цифрового и аналогового фильтров Баттерворта:
- •Cheby1 – проектирование цифрового и аналогового фильтров Чебышева – первого типа:
- •Cheby2 – проектирование цифрового и аналогового фильтров Чебышева второго типа:
- •Ellip – проектирование эллиптического цифрового и аналогового фильтров:
- •Yulewalk – проектирование рекурсивного фильтра с использованием метода наименьших квадратов по заданной амплитудно-частотной характеристике:
- •7.3. Выбор порядка бих-фильтра buttord – выбор порядка фильтра Баттерворта:
- •Cheb1ord – выбор порядка для фильтра Чебышева первого порядка:
- •Cheb2ord – выбор порядка для фильтра Чебышева первого порядка:
- •Ellipord – выбор порядка эллиптического фильтра:
- •7.4. Проектирование ких-фильтров fir1 – фильтр fir проектируется с использованием метода окна:
- •Fir2 – проектирование фильтра fir с использованием оконного метода для произвольной формы фильтра:
- •Firls – проектирование ких-фильтра с использованием минимизации ошибок методом наименьших квадратов (мнк):
- •Intfilt – расчет интерполирующего ких-фильтра:
- •Remez – синтез оптимального fir-фильтра с равномерной (чебышевской) аппроксимацией на основе алгоритма Паркса – Мак-Клелана:
- •7.5. Преобразования
- •Dftmtx – матрица дискретного преобразования Фурье (дпф):
- •Impinvar – метод инвариантной импульсной характеристики для перевода аналогового фильтра в цифровой:
- •8. Примеры проектирования цифровых фильтров
- •8.1. Генерация входной последовательности сигнала
- •8.2. Реализация спектрального анализа с использованием бпф
- •8.3. Синтез цифрового ких-фильтра
- •8.4. Реализация цифровой фильтрации
- •Список литературы
- •Содержание
Intfilt – расчет интерполирующего ких-фильтра:
B = INTFILT(R,L,ALPHA) проектирует линейно-фазовый КИХ-фильтр, выполняющий интерполяцию по 2L ненулевым отсчетам последовательности, в которой между каждыми R отсчетами исходной последовательности помещается R–1 нулевых отсчетов. Длина результирующего фильтра 2RL–1.
B = INTFILT(R,N,'Lagrange') проектирует КИХ-фильтр, который выполняет полиномиальную интерполяцию Лагранжа N-го порядка на последовательности, которая между каждыми R отсчетами исходной последовательности помещает R–1 нулевых отсчетов Вектор B имеет длину (N + 1)R–1 для N нечетных и (N + 1)R – для N четных. Если оба, N и R, четные, то проектируемый фильтр не линейно-фазовый.
C помощью этих функций рассчитываются НЧ-фильтры, которые могут быть использованы при интерполяции и децимации (уменьшение частоты дискретизации в заданное целое число раз).
Смотри также INTERP.
Remez – синтез оптимального fir-фильтра с равномерной (чебышевской) аппроксимацией на основе алгоритма Паркса – Мак-Клелана:
B=REMEZ(N,F,M) возвращает N + 1 коэффициентов КИХ-фильтра с линейной фазой, который наилучшим образом аппроксимирует желаемую амплитудно-частотную характеристику, задаваемую векторами F и M. При этом минимизируется максимальное отклонение АЧХ спроектированного фильтра от желаемой АЧХ.
B=REMEZ(N,F,M,W) использует веса W как веса ошибок. B=REMEZ(N, F,M,'Hilbert') и B=REMEZ(N,F,M,W,'Hilbert') проектирует фильтры с нечетной симметрией, т. е. B(k) = –B(N + 2 – k) для k = 1, ..., N + 1. B=REMEZ(N,F,M,'differentiator') и B=REMEZ(N,F,M,W,'differentiator') также проектируют фильтры с нечетной симметрией, но со специальной весовой схемой для полос с ненулевой амплитудой, используются для проектирования дифферециаторов.
Смотри также FIRLS, FIR1, FIR2, BUTTER, CHEBY1, CHEBY2, ELLIP, FREQZ и FILTER.
7.5. Преобразования
CZT – z-преобразование по спиральному контуру:
G = CZT(X,M,W,A) возвращает M отсчетов z-преобразования данных X, где M, W и A – скаляры, которые определяют контур в z-плоскости, в которой вычисляется z-преобразование: M – длина преобразования, W – комплексный коэффициент и A – комплексная точка начала. Точнее, контур в z-плоскости (спираль, или "chirp"-контур) описывается как z = A * W.^(-(0:M-1)).
Параметры M, W и A необязательны; их значения по умолчанию M = length(X), W = exp(–j2/M) и A = 1. При таких установках (по умолчанию) CZT вернет z-преобразование X на равномерно расположенных точках на единичной окружности, эквивалентное FFT(X).
Если X – матрица, то операция спирального z-преобразования применяется к каждому ее столбцу.
Смотри также FFT, FREQZ.
DCT – дискретное косинусное преобразование:
Y = DCT(X) возвращает дискретное косинусное от X. Вектор Y того же размера, что и X, и содержит коэффициенты дискретного косинусного преобразования.
Y = DCT(X,N) дополняет нулями или удаляет элементы вектора X до длины N еще до преобразования.
Если X – матрица, то операция DCT применяется к каждому ее столбцу. Это преобразование может быть обращено с использованием IDCT.
Смотри также FFT, IFFT и IDCT.