Analog Filter Design

Проектирование и реализация аналоговых фильтров.

Тип: AnalogFilterDesign

Путь в библиотеке:

/Signal Operations/Filters/Filter Designs/Analog Filter Design

Описание

Блок Analog Filter Design проектирует и реализует фильтры Баттерворта, Чебышева I рода, Чебышева II рода, Бесселя или эллиптический фильтр для разных типов частотной характеристики: фильтры высоких частот, фильтры низких частот, полосовой фильтр или режекторный фильтр.

В параметрах Design method и Filter type необходимо задать конструкцию фильтра и тип частотной характеристики. Для каждой комбинации из конструкции фильтра и типа частотной характеристики отображается соответствующая группа параметров. Более подробная информация приведена в разделе Таблица комбинации конструкции фильтра и типа частотной характеристики.

Блок Analog Filter Design использует представление фильтра в пространстве состояний и применяет фильтр с помощью блока State-Space.

Порты

Вход

# IN_1 — входной сигнал
скаляр

Details

Входной сигнал для блока, заданный как вещественный скаляр в формате выборки, непрерывной в реальном времени.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Выход

# OUT_1 — выходной сигнал
скаляр

Details

Отфильтрованный выходной сигнал, возвращаемый в виде скаляра.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Основные

# Design method — конструкция фильтра
Butterworth | Chebyshev I | Chebyshev II | Elliptic | Bessel

Details

Методы проектирования фильтров следующие:

Butterworth — амплитудно-частотная характеристика фильтра Баттерворта имеет максимально плоскую полосу пропускания и в целом монотонна.
Chebyshev I — амплитудно-частотная характеристика фильтра Чебышева I рода имеет равномерные пульсации в полосе пропускания и монотонна в полосе задерживания.
Chebyshev II — амплитудно-частотная характеристика фильтра Чебышева II рода монотонна в полосе пропускания и имеет равномерные пульсации в полосе задерживания.
Elliptic — амплитудно-частотная характеристика эллиптического фильтра имеет равномерные пульсации как в полосе пропускания, так и в полосе задерживания.
Bessel — амплитудно-частотная характеристика фильтра Бесселя имеет максимально плоскую полосу пропускания и в целом монотонна. Фильтр имеет максимально плоскую линейную фазово-частотную характеристику.

Значения	`Butterworth` \| `Chebyshev I` \| `Chebyshev II` \| `Elliptic` \| `Bessel`
Значение по умолчанию	`Butterworth`
Имя для программного использования	`DesignMethod`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Нет

# Filter type — тип частотной характеристики
Lowpass | Highpass | Bandpass | Bandstop

Details

Тип частотной характеристики, варианты для выбора:

Lowpass — фильтр низких частот.
Highpass — фильтр высоких частот.
Bandpass — полосовой фильтр.
Bandstop — режекторный фильтр.

Значения	`Lowpass` \| `Highpass` \| `Bandpass` \| `Bandstop`
Значение по умолчанию	`Lowpass`
Имя для программного использования	`FilterType`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Нет

# Filter order — порядок фильтра
Int64 integer

Details

Порядок фильтра, если для параметра Filter type установлено значение:

Lowpass;
Highpass.

Порядок сформированного фильтра в два раза больше заданного значения, если для параметра Filter type установлено значение:

Bandpass;
Bandstop.

Значение по умолчанию	`8`
Имя для программного использования	`FilterOrder`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Passband edge frequency, rad/s — частота среза, определяющая полосу пропускания
Float64 real number

Details

Частота среза, определяющая полосу пропускания. Единица измерения — рад/с.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Design method значение Butterworth, Chebyshev I, Elliptic или Bessel, а для параметра Filter type значение Lowpass или Highpass.

Значение по умолчанию	`30.0`
Имя для программного использования	`PassEdgeFreq`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Lower passband edge frequency, rad/s — частота нижней границы полосы пропускания
Float64 real number

Details

Частота нижней границы полосы пропускания. Единица измерения — рад/с.

Зависимости

Значение по умолчанию	`30.0`
Имя для программного использования	`LowPassEdgeFreq`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Upper passband edge frequency, rad/s — частота верхней границы полосы пропускания
Float64 real number

Details

Частота верхней границы полосы пропускания. Единица измерения — рад/с.

Зависимости

Значение по умолчанию	`60.0`
Имя для программного использования	`UpPassEdgeFreq`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Stopband edge frequency, rad/s — частота среза, определяющая полосу задерживания
Float64 real number

Details

Частота среза, определяющая полосу задерживания. Единица измерения — рад/с.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Design method значение Chebyshev II, а для параметра Filter type значение Lowpass или Highpass.

Значение по умолчанию	`30.0`
Имя для программного использования	`StopEdgeFreq`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Lower stopband edge frequency, rad/s — частота нижней границы полосы задерживания
Float64 real number

Details

Частота нижней границы полосы задерживания. Единица измерения — рад/с.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Design method значение Chebyshev II, а для параметра Filter type значение Bandpass или Bandstop.

Значение по умолчанию	`30.0`
Имя для программного использования	`LowStopEdgeFreq`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Upper stopband edge frequency, rad/s — частота верхней границы полосы задерживания
Float64 real number

Details

Частота верхней границы полосы задерживания. Единица измерения — рад/с.

Зависимости

Значение по умолчанию	`60.0`
Имя для программного использования	`UpStopEdgeFreq`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Passband ripple, dB — пульсации в полосе пропускания
Float64 real number

Details

Пульсации амплитудно-частотной характеристики в полосе пропускания. Единица измерения — дБ.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Design method значение Chebyshev I или Elliptic.

Значение по умолчанию	`2.0`
Имя для программного использования	`PassRipple`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Stopband attenuation, dB — затухание в полосе задерживания
Float64 real number

Details

Затухание в полосе задерживания. Единица измерения — дБ.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Design method значение Chebyshev II или Elliptic.

Значение по умолчанию	`20.0`
Имя для программного использования	`StopAttenuation`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

Дополнительно

Таблица комбинации конструкции фильтра и типа частотной характеристики

Details

В этой таблице перечислены доступные параметры для каждой комбинации конструкции фильтра и типа частотной характеристики. Для конфигураций с фильтрами низких или высоких частот эти параметры включают:

Частота среза, определяющая полосу пропускания, ;
Частота среза, определяющая полосу задерживания, ;
Пульсации в полосе пропускания ;
Затухание в полосе задерживания .

Для конфигураций с полосовым или режекторным фильтром эти параметры включают:

Частоты нижней и верхней границы полосы пропускания и ;
Частоты нижней и верхней границы полосы задерживания и ;
Пульсации в полосе пропускания ;
Затухание в полосе задерживания .

Единицы измерения частоты — рад/с, а пульсации частоты и затухания — дБ.

Конструкция фильтра Фильтр низких частот Фильтр высоких частот Полосовой фильтр Режекторный фильтр

Конструкция фильтра	Фильтр низких частот	Фильтр высоких частот	Полосовой фильтр	Режекторный фильтр
`Butterworth`	Порядок,	Порядок,	Порядок, ,	Порядок, ,
`Chebyshev I`	Порядок, ,	Порядок, ,	Порядок, , ,	Порядок, , ,
`Chebyshev II`	Порядок, ,	Порядок, ,	Порядок, , ,	Порядок, , ,
`Elliptic`	Порядок, , ,	Порядок, , ,	Порядок, , , ,	Порядок, , , ,
`Bessel`	Порядок,	Порядок,	Порядок, ,	Порядок, ,

Butterworth

Порядок,

Порядок, ,

Chebyshev I

Порядок, ,

Порядок, , ,

Chebyshev II

Порядок, ,

Порядок, , ,

Elliptic

Порядок, , ,

Порядок, , , ,

Bessel

Порядок,

Порядок, ,

Литература

Antoniou, A. Digital Filters: Analysis, Design, and Applications. 2nd ed. New York, NY: McGraw-Hill, 1993

Примеры

Сравнительный анализ фильтров