Проектиране на цифрови филтри с инструмента за проектиране и анализ на филтри и Кутия с инструменти за проектиране на филтри

Работни страници

проектиране

цифрови

проектиране

цифрови

цифрови

Съдържанието на произведението

Дизайн на цифров филтър

в околната средаИнструмент за проектиране и анализ на филтрииКутия с инструменти за проектиране на филтри

ПакетътКутия с инструменти за обработка на сигналиMATLAB има интерактивна среда за проектиране и анализ на филтриИнструмент за проектиране и анализ на филтри(FDATool) с графичен потребителски интерфейс (GUI).

FDAToolможе да се използва:

  • за проектиране на филтри, включително адаптивни и многоскоростни,
  • за анализиране на цифрови филтри,
  • за модифициране на съществуващи филтри,
  • за квантуване на филтри и анализ на резултатите от квантуване,
  • за извършване на честотни преобразувания на цифрови филтри.

Средата за проектиране на филтъра се зарежда от командния ред на MATLAB с командата

Това отваря прозореца за проектиране/анализ на филтриFilterDesign&AnalysisToolс набор от полета и настройки за избор на типа и параметрите на филтъра и неговите инструменти за проектиране (фиг. 1). Прозорецът съдържа три основни области:

  • филтърна информационна зона,
  • филтърна характерна област,
  • панел (зона) на дизайна.

Ако пакетътFilter Design Toolbox (FDT)е инсталиран, тогава FDATool също зарежда инструментите на този пакет, които разширяват възможностите за проектиране и анализ на филтри.

цифрови

В горния ред на прозореца има лента с менюта с набор от команди, напримерФайл,Редактиране,Анализи др. В долната лява част на работния прозорец има бутони за настройка на режимите на работа:

  • Createamultiratefilter- създаване на многоскоростен филтър;
  • Transform Filter– филтърна трансформация;
  • SetQuantizationParameters– задаване на параметри за квантуване на Q-филтри;
  • RealizeModel– извеждане на параметри за изпълнение на филтъра;
  • ImportFiltertoWorkSpace- филтър за импортиране в работното пространство на MATLAB;
  • DesignFilter– дизайн на филтъра.

МенютоАнализи лентата с инструменти на прозореца съдържат редица команди за показване на характеристиките и параметрите на филтъра, по-специално:

  • Спецификации на филтъра –показване на спецификацията на филтъра в графична форма,
  • АнализПараметри– показване на прозореца за анализ с настройка на характерния параметър,
  • Magnitude Response- филтър за честотна характеристика на изхода,
  • ImpulseResponse– изход на импулсния отговор,
  • Pole/ZeroPlot– показва диаграма на нули и полюси,
  • Коефициенти на филтриране– коефициенти на филтриране и др.

Основните етапи на синтеза на CF вFDATool:

  • Избор на типа цифров филтър: IIR - филтър (IIR) или FIR - филтър (FIR),
  • Избор на метод за синтез на филтър, като например синтез на филтър на Butterworth, претегляне с прозорец за FIR филтри или друг от представените в този пакет,
  • Задаване на параметрите на честотната характеристика на филтъра, включително вида на селективността на филтъра (Lowpass(LPF),Highpass(HPF),Bandpass(PF),Bandstop(RF)), гранични честоти на филтъра, допустими отклонения на честотната характеристика в лентите на пропускане и закъснение, честота на дискретизация. Съставът на параметрите зависи от вида и метода на синтез на филтъра. Предварително избрани за честоти и допустими отклонения в падащи списъцимерни единици.
  • Задаване на реда на филтриране и допълнителните опции в групатаОпции, съставът им също зависи от типа на филтъра.
  • Извършване на синтез на филтър. Синтезът се извършва чрез натискане на бутонаDesign Filter. В края на синтеза се показва графиката на честотната характеристика и информация за реда и структурата на филтъра.

Ако е достатъчно да се определи редът на филтъра до , тогава превключвателятMinimumorder(“Минимален ред”) се избира по време на синтеза. В бъдеще при посочване на реда се задава превключвателятSpecifyorder(„Определяне на реда“). Пример.Нека се изисква да се проектира цифров лентов FIR филтър с прозорец на Чебишев, който да отговаря на следните условия:

§ гранична честота - 1000 Hz,

§ филтърен ред - 65,

§ минимално затихване в лентата на спиране - 50 dB,

§ Честота на дискретизация - 10 kHz.

За да изберете FIR филтър, настройте бутонаFIR. В панела за проектиране задайте необходимите стойности на типа филтър, типа селективност (ResponseType), реда на филтрите, параметрите на спецификацията на филтъра (фиг. 2) и натиснете бутонаDesignFilter, за да стартирате процеса на проектиране.

филтри

След кратък период от време съответните области на прозорецаFilterDesign&AnalysisToolпоказват информация за филтъра (CurrentFilterInformation) и честотната характеристика на проектирания филтър.

Нека анализираме получения филтър. Амплитудно-честотна характеристика на проектирания филтър (фиг. 3):

.

анализ

В зоната за показване на честотната характеристика можете да щракнете върху произволна точка и да получите маркер за стойност на данни за точка. Проверката на изискванията за честотна характеристика се извършва чрез сравняване на максималните отклонения на полученитехарактеристики с тези, посочени в спецификацията на филтъра. БутонътУвеличаванена лентата с инструменти се използва за това.

Импулсната характеристика на филтъра (фиг. 4) се показва с помощта на бутонаImpulseResponseили съответната команда от менютоАнализ.

цифрови

Коефициентите на филтъра са основният резултат от дизайна на филтъра. Те се показват в областта на характеристиките с командатаFiltercoefficients(фиг. 5):

цифрови

Използвайки съответните бутони на лентата с инструменти или команди от менютоАнализ, можете също да покажете фазовата характеристика, преходната характеристика, нулевата и полюсната диаграма и други данни, т.е. извършете необходимия анализ на филтъра според неговите характеристики. Ако изискванията на оригиналната спецификация не са изпълнени, тогава първата стъпка е да промените реда на филтъра и да преработите.