Notch-Peak Filter
Проект режекторного и узкополосного БИХ-фильтров второго порядка с настраиваемыми параметрами.
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:
-
-1соответствует максимальной полосе пропускания 3 дБ (одна четвертая частоты дискретизации входного сигнала). -
1соответствует 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:
-
-1соответствует минимальной центральной частоте (0 Гц). -
1соответствует 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
Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Filter specification значение Bandwidth and center frequency, а для параметра Specify bandwidth from input port значение выключено.
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:
-
-1соответствует максимальной полосе пропускания 3 дБ (одна четвертая частоты дискретизации входного сигнала). -
1соответствует 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:
-
-1соответствует минимальной центральной частоте (0 Гц). -
1соответствует 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:
На рисунке:
,
.
Обратите внимание, что зависит только от центральной частоты, а — только от полосы пропускания 3 дБ.