这个例子展示了如何在Simulink中设计经典的低通IIR滤波器万博1manbetx®。
这个例子首先介绍了过滤器的设计过滤织机
。该设计中的关键参数是截止频率,滤波功率衰减到一半的频率(-3
db)标称通带。该示例显示了如何用相同顺序的Chebyshev或椭圆滤波器更换Butterworth设计,并以耗费通带和/或滤波器的空间的一些纹波,以牺牲更陡峭的滚动。该示例还探讨了最小订单设计。
这个例子然后展示了如何设计和使用低通滤波器在Simulink使用接口可从低通滤波器块。万博1manbetx
最后,这个例子展示了可变带宽IIR过滤器,这使您可以在运行时更改过滤器截止频率。
过滤织机
过滤织机
启动构建过滤器的用户界面。过滤织机
使用以规范为中心的方法为期望的响应找到最佳算法。它还允许您根据指定的设计创建Simulink块。万博1manbetx
开始设计IIR低通滤波器块过滤织机
,执行命令filterbuilder('lp')
。一个低通设计对话框打开。
设计一个截止频率为的八阶巴特沃斯低通滤波器5
kHz假设采样率44.1
千赫。
设置脉冲响应来IIR.
,订单模式来指定
,命令来8
。指定截止频率,设置频率约束来半功率(3db)频率
。指定Hz中的频率,设置频率单位来赫兹
,输入采样率来44100
, 和半功率(3db)频率来5000
。设置设计方法来Butterworth.
。
点击应用。要可视化滤波器的频率响应,点击视图滤波器响应。滤波器最大程度上是平坦的。在通带或阻带都没有纹波。过滤器响应在规范掩码内(红色虚线)。
从这个设计中生成一个块,并在模型中使用它。打开模型ex_iir_design
。在过滤器构建器,在代码生成选项卡上,单击生成模型。在导出到Simulink窗口中,指万博1manbetx定块名称作为牛油
和目的地作为当前的
。还可以选择使用延迟和增益等基本元素构建块,或使用DSP System Toolbox™筛选器块之一。这个例子使用了过滤器块。
点击实现模型生成Simulink块。万博1manbetx您现在可以将块的输入和输出端口连接到源和宿块ex_iir_design
模型。
在该模型中,采样点为44.1
KHz通过过滤器。正弦波被高斯噪声损坏,高斯噪声均为零均值和方差105
。运行模型。Spectrum Analyzer中的视图显示了原始和过滤的信号。
现在设计一个Chebyshev I型过滤器。Chebyshev类型I设计允许您控制通带。Stapband中仍然没有涟漪。较大的涟漪使得陡峭的滚动。在该模型中,峰到峰纹波被指定为0.5 dB。
在里面主要的标签过滤器构建器,设置
大小限制来通带纹波
。
通带纹波来0.5
。
设计方法来Chebyshev类型I.
。
点击应用然后点击视图滤波器响应。
放大通带,你可以看到波纹包含在[-0.5,0]dB范围内。
类似于Butterworth Filter,您可以通过单击从此设计生成块生成模型在这一点代码生成选项卡,然后单击实现模型。
切比雪夫II型设计允许你控制阻带衰减。通频带内没有涟漪。更小的阻带衰减使滚压更陡。在本例中,阻带衰减为80
dB。设置过滤器构建器主要的标签如图所示,然后单击应用。
点击视图滤波器响应。
从这个设计中生成一个块,在代码生成选项卡上,单击生成模型,然后单击实现模型。
椭圆滤波器可以提供更陡峭的滚动比以前的设计,允许在阻带和通带涟漪。为了说明这种行为,请使用切比雪夫设计中规定的相同通带和阻带特性。设置过滤器构建器主要的标签如图所示,然后单击应用。
从这个设计中生成一个块,在代码生成选项卡上,单击生成模型,然后单击实现模型。
要根据频率和可容忍纹波量来指定通带和阻带,请使用最小阶数设计。作为示例,验证订单模式Butterworth滤镜设置为最低限度
,并设置设计方法来Butterworth.
。将通带和阻带频率设置为0.1 * 22050.
赫兹和0.3 * 22050
Hz,通带纹波和阻带衰减到1
DB和60
分别dB。一个七阶滤波器是必要的,以满足规格与巴特沃斯设计。通过对其他设计方法遵循相同的方法,可以验证切比雪夫型I和型II设计需要一个五阶滤波器。对于椭圆型设计,四阶滤波器是足够的。
该图显示了第七阶巴特沃斯设计的幅度响应。
第七阶Butterworth设计的杆零图显示了7个极的预期聚集在单位圆上的零弧度角度周围的角度和以π弧度的角度的相应7零。
作为替代方案过滤器构建器,你可以使用低通滤波器块。万博1manbetx的低通滤波器块将设计和实现阶段结合到一步中。过滤器使用椭圆方法设计其系数,并允许最小顺序和定制订单设计。
的低通滤波器块在模型中使用ex_lowpass.
对采样的带噪声正弦波信号进行滤波44.1
千赫。原始和过滤信号显示在频谱分析仪中。
模型=“ex_lowpass”;open_system(模型);set_param(模型,“StopTime”,“1024/44100 * 1000”) sim(模型);
的低通滤波器块允许你设计近似于巴特沃斯和切比雪夫滤波器的滤波器。为了近似切比雪夫I型滤波器,使阻带衰减任意大,例如:180
dB。近似切比雪夫II型滤波器,使通带纹波任意小,例如,1的军医
。为了近似Butterworth滤波器,使停车衰减是任意大的,并且通带纹波任意小。
还可以设计允许在运行时更改截止频率的滤波器。的可变带宽IIR过滤器块可以用于这种情况。指的是Simulink中噪声输入的可调低通滤波万博1manbetx使用此块的模型示例。