Notch-Peak Filter

Проект режекторного и узкополосного БИХ-фильтров второго порядка с настраиваемыми параметрами.

notch peak filter

Описание

Блок Notch-Peak Filter фильтрует каждый канал входного сигнала по времени, используя заданную центральную частоту и полосу пропускания 3 дБ. Этот блок предлагает настраиваемые параметры проекта фильтра, которые позволяют настраивать характеристики фильтра во время выполнения моделирования. Блок моделирует фильтр в соответствии с параметрами, заданными в окне настроек блока.

Порты

Вход

x — входной сигнал
вектор | матрица

Входные данные для блока, заданные в виде вектора или матрицы. Каждый столбец входного сигнала рассматривается как отдельный канал. Если входной сигнал двумерный, то первое измерение представляет собой длину канала (или размер кадра), а второе измерение — количество каналов. Если на входе одномерный сигнал, то он интерпретируется как один канал.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64

Поддержка комплексных чисел: да

BW — полоса пропускания 3 дБ
положительный скаляр

Порт ввода полосы пропускания 3 дБ.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Filter specification значение Bandwidth and center frequency, а для параметра Specify bandwidth from input port значение включено.

Fc — центральная частота
положительный скаляр

Порт ввода центральной частоты.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Filter specification значение Bandwidth and center frequency или Quality factor and center frequency, а для параметра Specify center frequency from input port значение включено.

BWCoeff — коэффициент пропускной способности
вещественный скаляр в диапазоне [-1, 1]

Порт ввода коэффициента пропускной способности. Коэффициент, определяющий полосу пропускания 3 дБ, в виде скаляра в диапазоне от -1 до 1:

-1 соответствует максимальной полосе пропускания 3 дБ (одна четвертая частоты дискретизации входного сигнала).
1 соответствует минимальной полосе пропускания (0 Гц, т.е. частотно-независимый фильтр).

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Filter specification значение Coefficients, а для параметра Specify bandwidth coefficient from input port значение включено.

FcCoeff — коэффициент центральной частоты
вещественный скаляр в диапазоне [-1, 1]

Порт ввода коэффициента, определяющего центральную частоту фильтра, в виде скаляра в диапазоне от -1 до 1:

-1 соответствует минимальной центральной частоте (0 Гц).
1 соответствует максимальной центральной частоте (половина частоты дискретизации входного сигнала).

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Filter specification значение Coefficients, а для параметра Specify center frequency coefficient from input port значение включено.

Q — добротность режекторного или узкополосного фильтра
5 (по умолчанию) | положительный скаляр

Порт ввода добротности режекторного или узкополосного фильтра в виде вещественного положительного скаляра. Добротность определяется как отношение центральной частоты режекторного или узкополосного фильтра и полосы пропускания 3 дБ. Более высокое значение добротности соответствует меньшей ширине полосы подавления и полосы пропускания.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Filter specification значение Quality factor and center frequency, а для параметра Specify quality factor from input port значение включено.

Выход

notch — выходной сигнал после режекции
вектор | матрица

Выходной сигнал после прохождения режекторного фильтра, возвращенный в виде вектора или матрицы.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Filter output значение Notch and Peak или Notch.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64

peak — выходной сигнал после узкополосного фильтра
вектор | матрица

Выходной сигнал после прохождения узкополосного фильтра, возвращенный в виде вектора или матрицы.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Filter output значение Notch and Peak или Peak.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64

Параметры

Filter specification — характеристики проекта фильтра
Bandwidth and center frequency (по умолчанию) | Coefficients| Quality factor and center frequency

Укажите параметр или коэффициенты, которые блок использует для проектирования фильтра:

Bandwidth and center frequency — проектирование фильтра с использованием параметров 3 dB bandwidth (Hz) и Center frequency of notch or peak.
Coefficient — проектирование фильтра с использованием параметров Bandwidth coefficient и Center frequency coefficient.
Quality factor and center frequency — проектирование фильтра с использованием параметров Quality factor и Center frequency of notch or peak.

Specify bandwidth from input port — опция для задания полосы пропускания 3 дБ через входной порт
выключено (по умолчанию) | включено

Если флажок установлен, то полоса пропускания 3 дБ задается через порт BW. Если флажок убран, полоса пропускания 3 дБ задается в параметре 3 dB bandwidth (Hz).

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Filter specification значение Bandwidth and center frequency.

3 dB bandwidth (Hz) — полоса пропускания 3 дБ
2205 (по умолчанию) | положительный скаляр

Укажите полосу пропускания 3 дБ фильтра в виде положительного скаляра в Гц.

Зависимости

Specify center frequency from input port — опция для задания центральной частоты через входной порт
выключено (по умолчанию) | включено

Если флажок установлен, то центральная частота задается через порт Fc. Если флажок убран, центральная частота задается в параметре Center frequency of notch or peak.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Filter specification значение Bandwidth and center frequency или Quality factor and center frequency.

Notch/Peak center frequency (Hz) — центральная частота режекторного или узкополосного фильтра
11025 (по умолчанию) | положительный скаляр

Значение центральной частоты режекторного или узкополосного фильтра в виде положительного скаляра в Гц.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Filter specification значение Bandwidth and center frequency или Quality factor and center frequency, а для параметра Specify bandwidth from input port значение выключено.

Specify bandwidth coefficient from input port — опция для задания коэффициента полосы пропускания через входной порт
выключено (по умолчанию) | включено

Если флажок установлен, то коэффициент полосы пропускания задается через порт BWCoeff. Если флажок убран, то коэффициент полосы пропускания задается в параметре Bandwidth coefficient.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Filter specification значение Coefficients.

Bandwidth coefficient — коэффициент пропускной способности
0.72654 (по умолчанию) | вещественный скаляр в диапазоне [-1, 1]

Укажите коэффициент, определяющий полосу пропускания 3 дБ, в виде скаляра в диапазоне от -1 до 1:

-1 соответствует максимальной полосе пропускания 3 дБ (одна четвертая частоты дискретизации входного сигнала).
1 соответствует минимальной полосе пропускания (0 Гц, т.е. частотно-независимый фильтр).

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Filter specification значение Coefficients, а для параметра Specify bandwidth coefficient from input port значение выключено.

Specify center frequency coefficient from input port — опция для задания коэффициента центральной частоты через входной порт
выключено (по умолчанию) | включено

Если флажок установлен, то коэффициент центральной частоты задается через порт FcCoeff. Если флажок убран, то коэффициент центральной частоты задается в параметре Center frequency coefficient.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Filter specification значение Coefficients.

Center frequency coefficient — коэффициент центральной частоты
0 (по умолчанию) | вещественный скаляр в диапазоне [-1, 1]

Укажите коэффициент, определяющий центральную частоту фильтра, в виде скаляра в диапазоне от -1 до 1:

-1 соответствует минимальной центральной частоте (0 Гц).
1 соответствует максимальной центральной частоте (половина частоты дискретизации входного сигнала).

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Filter specification значение Coefficients, а для параметра Specify center frequency coefficient from input port значение выключено.

Specify quality factor from input port — опция для задания добротности через входной порт
выключено (по умолчанию) | включено

Если флажок установлен, то добротность задается через порт Q. Если флажок убран, то добротность задается в параметре Quality factor.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Filter specification значение Quality factor and center frequency.

Quality factor — добротность режекторного или узкополосного фильтра
5 (по умолчанию) | положительный скаляр

Укажите добротность режекторного или узкополосного фильтра в виде вещественного положительного скаляра. Добротность определяется как отношение центральной частоты режекторного или узкополосного фильтра и полосы пропускания 3 дБ. Более высокое значение добротности соответствует меньшей ширине полосы подавления и полосы пропускания.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Filter specification значение Quality factor and center frequency, а для параметра Specify quality factor from input port значение выключено.

Filter output — выбор фильтра для вывода данных
Notch and Peak (по умолчанию) | Notch | Peak

Выбор выходных данных:

Notch and Peak — блок выводит выходной сигнал после прохождения режекторного и узкополосного фильтра.
Notch — блок выводит выходной сигнал после прохождения режекторного фильтра.
Peak — блок выводит выходной сигнал после прохождения узкополосного фильтра.

Inherit sample rate from input — наследовать частоту дискретизации из входного сигнала
выключено (по умолчанию) | включено

Если флажок установлен, то частота дискретизации наследуется из входного сигнала. Если флажок убран, то частота дискретизации задается в параметре Input sample rate (Hz).

Input sample rate (Hz) — частота дискретизации входного сигнала
44100 (по умолчанию) | положительный скаляр

Укажите частоту дискретизации входного сигнала в виде положительного скалярного значения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Inherit sample rate from input значение выключено.

Алгоритмы

Уравнение для проекта узкополосного фильтра выглядит следующим образом:

Уравнение для проекта инжекторного фильтра выглядит следующим образом:

В этих уравнениях

где — центральная частота в Гц, — частота дискретизации в Гц, — полоса пропускания 3 дБ в Гц.

Обратите внимание, что эти два фильтра дополняют друг друга:

Их можно переписать как

где частотно-независимый фильтр второго порядка:

Фильтр реализован следующим образом:

notch peak filter 1

На рисунке:

Обратите внимание, что зависит только от центральной частоты, а — только от полосы пропускания 3 дБ.

Ссылки

Orfanidis, Sophocles J. Introduction to Signal Processing. Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall, 1996.

Примеры

Режекторная фильтрация