EngeeDSP.Channelizer
用于FFT分析的一组多相滤波器。
库::`工程师`
资料描述
系统对象*EngeeDSP。信道化器*使用一组基于快速傅立叶变换(FFT)的滤波器将宽带输入信号分成若干窄子带。 滤波器组使用原型低通滤波器，并使用多相结构实现。 滤波器系数可以直接设置，也可以通过设计参数设置。
要将宽带信号拆分为多个窄子带，请按照以下步骤操作:
-
创建*EngeeDSP。Channelizer*对象并设置其属性。
-
用参数调用对象，就好像它是一个函数一样。
若要了解有关如何使用系统对象的详细信息，请参阅 AnyMath系统对象.
语法
创造
-
channelizer=EngeeDSP。通道化器()-创建用于FFT分析的一组多相滤波器的系统对象，其将宽带输入信号分成若干窄带输出信号。 此对象实现相对于*EngeeDSP的反向操作。ChannelSynthesizer*系统对象。 -
channelizer=EngeeDSP。通道器(M)-创建一组用于FFT分析的多相滤波器 -值*NumFrequencyBands*设置为的范围 .例子：:
channelizer = EngeeDSP.Channelizer(16) -
channelizer=EngeeDSP。信道化器(M,D)-创建一组用于FFT分析的多相滤波器 -属性*DecimationFactor*值集的范围 .例子：:
channelizer = EngeeDSP.Channelizer(16, 8) -
channelizer=EngeeDSP。信道化器(名称=值)-创建一组多相滤波器的系统对象，用于FFT分析，具有一对形式的指定属性名称=值，在哪里姓名-物业的名称，以及价值-适当的值。 您可以指定多个对 «名称-值» 对的顺序并不重要。 未指定的属性保留其默认值。例子：:
# создание системного объекта с коэффициентом децимации 4 channelizer = EngeeDSP.Channelizer(DecimationFactor = 4)
争论
输入参数
# 输入 — 输入数据
+
向量资料 | 矩阵
Details
输入数据集作为长度向量 或作为大小的矩阵 上 ，在哪里 .
在大多数情况下，行数为 输入数据可以是任意的并且不必是频带数的倍数。 有关详细信息，请参阅此表。
| 的输入信号 | 在启动对象时 AnyMath | 生成代码时 |
|---|---|---|
固定尺寸 |
对象支持任意输入帧长度 |
如果在为属性*AllowArbitraryInputLength*生成代码时设置了该值，则该对象支持任意输入帧长度 |
可变尺寸 |
对象支持任意输入帧长度 |
对象支持任意输入帧长度 |
可变大小的信号在对象锁定后改变帧的长度，而固定大小的信号保持不变。 如果对象不支持任意帧长度，则输入帧长度必须是频带数的倍数。
| 数据类型 |
|
输出参数
# *通道*是 通道转换器的输出信号
+
矩阵 | 三维阵列
Details
通道转换器的输出信号，作为矩阵或三维阵列返回。
如果输入信号是长度的向量 ，则输出信号的大小受限值 上 ，在哪里 -频带的数目。 每个窄带信号在输出端形成一列。
如果输入信号具有多个通道，那么它具有大小 上 ，在哪里 ，则输出信号的大小受限值 上 上 .
| 数据类型 |
|
特征
# LowpassCoefficients — 低通滤波器原型的系数
Details
低通滤波器原型的系数，设为串向量。 系数的默认向量是使用函数获得的 rcos设计(0.25,6,8,"sqrt"). 每个频带必须有至少一个系数。 如果低通滤波器的长度小于频带数，则对象向系数添加零。
如果设置了复数系数，该设施将开发一个以非零频率为中心的原型滤波器，也称为带通滤波器。 带通滤波器原型的调制版本相对于滤波器原型显示，并复盖频率范围 .
依赖关系
要使用此属性，请设置*Specification*值 "系数".
#
AllowArbitraryInputLength —
在生成的代码中允许任意输入帧长度
Logical
Details
通过指定值，在生成的代码中允许固定大小的输入信号的任意帧长度 真的 或 错误.
指定时:
-
真的-输入帧的长度不必是抽取因子的倍数。 生成的代码中对象的输出是一个可变大小的数组。 -
错误-输入帧的长度必须是抽取因子的倍数。
当指定可变大小的信号时，输入帧长度可以是任意的，并且对象在生成的代码中忽略此属性。 在运行此对象时 AnyMath 对象支持固定和可变大小的信号的任意输入帧长度，此属性不影响对象的行为。
# DecimationFactor — 抽取系数
Details
抽取系数 ，设置为以下值之一:
-
"频段数"-当属性*NumFrequencyBands*的值改变时，抽取系数会自动改变。
*小于或等于频带数的正整数 .
如果抽取系数为 等于频带数 ，那个关系 同样 1，并且该信道转换器被称为具有最大抽取的信道转换器。
如果关系是 更多 1 输出信号的采样频率与通道的间距不同，通道转换器称为没有最大抽取的通道转换器。 如果该比率是整数，则信道转换器被称为整数过采样信道转换器。 如果比率不是整数，例如 4/3 通道转换器称为具有合理过采样的通道转换器。 有关详细信息，请参阅算法。
#
NumFrequencyBands —
频带数目
Real number
Details
频带数目 ，其中对象对输入宽带信号进行分频，设为大于正整数 1. 该属性对应于滤波器集中使用的多相分支的数量和FFT的长度。
#
NumTapsPerBand —
每个频带的滤波器系数数
Real number
Details
各多相支路使用的滤波器系数个数，设为正整数。 多相支路的数量对应于频带的数量。 低通滤波器原型的滤波器系数总数定义为NumFrequencyBands NumTapsPerBand. 随着延迟带中的给定衰减，增加每带抽头的数量会缩小滤波器过渡宽度。 结果，每个频带的有用带宽由于计算成本增加而增加。
依赖关系
要使用此属性，请设置*Specification*值 "每个波段的抽头数和阻带衰减".
#
Specification —
设计参数或滤波器系数
String
Details
使用以下方法之一设置的滤波器设计参数或滤波器系数:
-
"每个波段的抽头数和阻带衰减"-使用属性*NumTapsPerBand*和*StopbandAttenuation*设置滤波器设计参数。 -
"系数"-滤波器系数直接使用*LowpassCoefficients*设置。
#
StopbandAttenuation —
延迟带中的衰减
Real number
Details
低通滤波器的延迟带中的衰减，以dB为单位设置为正实标量。 该值控制从一个频带到另一个频带的最大重叠频谱数。 随着延迟带中的衰减增加，通带中的波纹减小。 随着延迟带中的给定衰减，增加每带抽头的数量会缩小滤波器过渡宽度。 结果，每个频带的有用带宽由于增加的计算成本而增加。
依赖关系
要使用此属性，请设置*Specification*值 "每个波段的抽头数和阻带衰减".
此外
一组用于分析的过滤器
Details
一组用于分析的标准滤波器由一系列并行带通滤波器组成，用于分离输入宽带信号。 在若干窄子带上。 每个带通滤波器存储输入信号的不同部分。 在通过所述带通滤波器之一减小带宽之后，以对应于所述新带宽的较低采样率对所述信号进行采样。
低通滤波器原型
Details
为了有效地实现一组用于分析的滤波器，通道转换器使用原型低通滤波器。
原型低通滤波器具有脉冲响应 、归一化双向带宽 和截止频率 . -频带数，即用于分析的滤波器集的分支。 该值对应于滤波器集使用的FFT的长度。 它可以很大，顺序为 2048 或更多。 延迟带中的衰减确定从一个频带到另一个频带的干扰（轮廓失真）的最小水平。 带宽中的波纹必须很小，以便输入信号在带宽中不会失真。
低通滤波器的原型对应于 过滤器集合中。 过滤器集的第一个分支包含 ，然后是一个抽取器。 其他人 分支包含的滤波器是原型滤波器的调制版本。 调制系数由以下等式确定:
算法
使用多相结构实现
Details
用于分析的一组滤波器可以使用多相结构有效地实现。 有关用于分析的筛选器集的详细信息，请参阅一组用于分析的过滤器。
为了获得多相结构，让我们从原型低通滤波器的传递函数开始。:
哪里 -过滤器原型的长度。
这个方程可以重新定义如下:
哪里 -多相组分的数量。
这个方程可以写成如下:
哪里 -低通滤波器原型的多相组件 .
过滤器集中的其余过滤器 ，在哪里 ，是这个原型滤波器的调制版本。
传递函数 Th调制带通滤波器可以写为 .
更换 上 和 ,
在多相形式中，方程如下所示:
为所有人 滤波器集传递函数中的通道 它设置如下:
具有最大抽取的通道转换器
Details
何时 通道转换器称为具有最大抽取的通道转换器或具有临界采样的通道转换器。
这是频率降低（抽取）的多速率显着标识，表明 .
例如，考虑包含低通滤波器的一组滤波器的第一分支。
更换/更换 其多相表示。
应用显着抽取特性后，可以用开关器件代替延迟和抽取系数。 开关装置从第一支路0开始移动，逆时针方向移动，如下图所示。 输出电池从多相结构的每个分支接收经处理的输入样本并累积这些经处理的样本，直到开关装置移动到分支0。 当开关装置移动到支路0时，电池输出累加值。
为所有人 滤波器集传递函数中的通道 它设置如下:
左边的矩阵是离散傅立叶逆变换（ODFT）矩阵。 使用ODPF矩阵，基于原型低通滤波器的一组滤波器的有效实现如下。
当通道转换器接收到第一输入样本时，开关装置将此输入馈送到分支0，并且通道转换器计算第一组输出值。 当新的输入样本到达时，开关装置逆时针移动通过分支 , 到分支0，对每个分支应用一个计数。 当开关器件到达分支0时，通道转换器输出以下一组输出值。 当数据变得可用时，此过程将继续。 每次开关器件到达第一支路0时，通道转换器输出 。 通道转换器的每个分支实际上为每个输出一个样本 收到的计数。 因此，通道转换器输出端的采样频率为 .
如果您使用 -点FFT，实现将是这样的。
当开关装置将第一样本传送到分支0时，通道转换器计算第一组输出值。 当新数据到达时，开关设备顺时针移动到分支 , 依此类推到分支1，将一个计数传递给每个分支。 当开关器件到达分支0时，通道转换器输出以下一组输出值。 随着新数据可用，此过程将继续进行。
无最大抽取的通道转换器或带过采样的通道转换器
Details
何时 通道转换器称为不最大化采样率的通道转换器或具有过采样的通道转换器。 在这种配置中，输出信号的采样频率不同于通道之间的步进。 通道转换器在不最大化采样率的情况下提供更大的设计自由度，但代价是增加了计算成本。
如果关系是 等于大于的整数 1 少或相等 ，信道转换器被称为具有整数过采样的信道转换器。 如果关系是 如果它不是整数，那么通道转换器被称为有理过采样的通道转换器。
在此配置中，当第一输入样本到达时，开关装置将此输入馈送到分支0，并且通道转换器计算第一组输出值。 当新的输入样本到达时，开关装置沿逆时针方向移动通过分支。 , 到分支0，每次给每个分支喂一个计数。 当开关装置切换到分支0时，通道转换器输出以下一组输出值。 当数据变得可用时，此过程将继续。 每次开关器件切换到第一支路0时，通道转换器输出 。
随着新的数据到达，这些样本由交换设备发送到第一 地址，这些地址的形式内容被转移到以下集合 地址，并且这种数据移位过程在每次新的一组 输入计数。
对于每个 通道转换器输出提供给多相结构的输入样本。 计数, 。 这个过程增加了输出数据的采样率与 在通道转换器的情况下，最大抽取高达 在没有最大抽取的通道转换器的情况下。
有关详细信息，请参阅[2]。
在每个数据序列之后 -积分以除以 -逐步多相滤波器，输出信号 -计算及处理步骤，以便提交至 -点FFT。 通过滤波器移位数据会引入与频率相关的相移。 要校正此相移并将所有带叠加在恒定分量上，在多相滤波器之后和之前 -用点FFT插入循环移位缓冲器。
有一个总机，然后是 -个逐步多相滤波器、一个循环移位缓冲器和一个DFT矩阵，一组基于原型低通滤波器的滤波器的有效实现如下。
