designNotchPeakIIR

设计并实现高阶巴特沃斯陷波或峰值 IIR 滤波器

自 R2023b 起

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语法

[B,A] = designNotchPeakIIR

[B,A] = designNotchPeakIIR(Name=Value)

[B,A,SV] = designNotchPeakIIR(Name=Value)

filtObj = designNotchPeakIIR(Name=Value)

说明

[B,A] = designNotchPeakIIR 设计一个滤波器阶数为 2、中心频率为 0.5 弧度/秒、质量因子为 2.5 的峰值 IIR 滤波器。

B 和 A 分别包含峰值 IIR 滤波器的分子和分母的二阶节系数。数组 B 和 A 的大小为 N×3，其中 N 是滤波器节数，等于滤波器阶数的一半。

默认情况下，System object™ 参量为 false。要实现滤波器，请将滤波器系数赋给 dsp.SOSFilter 对象。

[B,A] = designNotchPeakIIR(Name=Value) 使用一个或多个名称-值参量指定选项。

例如，[B,A] = designNotchPeakIIR(Response="notch",FilterOrder=10,CenterFrequency=0.55,Bandwidth=0.3) 设计一个滤波器阶数为 10、中心频率为 0.55 弧度/秒、3-dB 带宽为 0.3 的陷波 IIR 滤波器。

当您仅指定部分滤波器参数时，函数通过将其他设计参数设置为其默认值来设计滤波器。

此函数在特定条件下支持代码生成。有关详细信息，请参阅代码生成。

示例

当您指定 HasScaleValues 参量时，[B,A,SV] = designNotchPeakIIR(Name=Value) 还会返回缩放值。当您将该参量设置为 false 时，SV 是一个由 1 组成的向量；当您将其设置为 true 时，SV 是一个缩放值向量。

filtObj = designNotchPeakIIR(Name=Value) 设计陷波或峰值 IIR 滤波器并实现 dsp.SOSFilter 对象。

当您将 SystemObject 参量设置为 true 时，应用此语法。

示例

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设计并实现峰值滤波器

打开实时脚本

使用 designNotchPeakIIR 函数设计一个阶数为 14、中心频率为 0.2 弧度/秒的峰值滤波器。通过将 HasScaleValues 属性设置为 true 来输出缩放值。

[b,a,sv] = designNotchPeakIIR(FilterOrder=14, CenterFrequency=0.2,...
    HasScaleValues=true)

b = 7×3

    1.0000    2.0000    1.0000
    1.0000   -2.0000    1.0000
    1.0000    2.0000    1.0000
    1.0000   -2.0000    1.0000
    1.0000    2.0000    1.0000
    1.0000   -2.0000    1.0000
    1.0000         0   -1.0000

a = 7×3

    1.0000   -1.4026    0.9374
    1.0000   -1.7004    0.9549
    1.0000   -1.3637    0.8373
    1.0000   -1.6111    0.8736
    1.0000   -1.3788    0.7823
    1.0000   -1.5195    0.8103
    1.0000   -1.4366    0.7757

将滤波器设计系数赋给 dsp.SOSFilter 对象。

peakFilter = dsp.SOSFilter(b,a,ScaleValues=sv)

peakFilter = 
  dsp.SOSFilter with properties:

            Structure: 'Direct form II transposed'
    CoefficientSource: 'Property'
            Numerator: [7×3 double]
          Denominator: [7×3 double]
       HasScaleValues: true
          ScaleValues: [8×1 double]

  Show all properties

创建一个 dsp.DynamicFilterVisualizer 对象以显示滤波器的幅值响应。

dfv = dsp.DynamicFilterVisualizer(NormalizedFrequency=true);
dfv(peakFilter)

创建一个 spectrumAnalyzer 对象以可视化输入和输出频谱。

scope = spectrumAnalyzer(SampleRate=2,PlotAsTwoSidedSpectrum=false,...
    ChannelNames=["Input Signal","Filtered Signal"]);

流式传入随机数据，并使用您设计的峰值滤波器对信号进行滤波。

for i = 1:1000
    x = randn(1024, 1);
    y = peakFilter(x);
    scope(x,y);
end

设计并实现陷波滤波器对象

打开实时脚本

使用 designNotchPeakIIR 函数设计一个阶数为 48、带宽为 0.15 的陷波滤波器对象。

notchFilter = designNotchPeakIIR(FilterOrder=48,Bandwidth=0.15,...
    Response='notch',SystemObject=true)

notchFilter = 
  dsp.SOSFilter with properties:

            Structure: 'Direct form II transposed'
    CoefficientSource: 'Property'
            Numerator: [24×3 double]
          Denominator: [24×3 double]
       HasScaleValues: false

  Show all properties

创建一个 dsp.DynamicFilterVisualizer 对象以显示滤波器的幅值响应。

dfv = dsp.DynamicFilterVisualizer(NormalizedFrequency=true,YLimits=[-250 50]);
dfv(notchFilter)

创建一个 spectrumAnalyzer 对象以可视化输入和输出频谱。

scope = spectrumAnalyzer(SampleRate=2,PlotAsTwoSidedSpectrum=false,...
    ChannelNames=["Input Signal","Filtered Signal"]);

流式传入随机数据，并使用陷波滤波器对信号进行滤波。

for i = 1:1000
    x = randn(1024, 1);
    y = notchFilter(x);
    scope(x,y);
end

名称-值参数

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将可选参量对组指定为 Name1=Value1,...,NameN=ValueN，其中 Name 是参量名称，Value 是对应的值。名称-值参量必须出现在其他参量之后，但对各个参量对组的顺序没有要求。

示例: designNotchPeakIIR(FilterOrder=14,CenterFrequency=0.2,HasScaleValues=true)

`Response` — 滤波器响应
`"peak"` (默认) | `"notch"`

滤波器响应，指定为 "peak" 或 "notch"。

数据类型: char | string

`FilterOrder` — 陷波或峰值 IIR 滤波器的阶数
`2` (默认) | 非负偶数

陷波或峰值 IIR 滤波器的阶数 N，指定为非负偶数。

`CenterFrequency` — 陷波或峰值 IIR 滤波器的中心频率
`0.5` (默认) | 归一化标量

陷波或峰值 IIR 滤波器的中心频率 ω₀，以弧度/秒为单位，指定为以下范围内的归一化标量：

[0,1]（当您指定 Bandwidth 输入参量时）。
(0,1]（当您指定 QualityFactor 输入参量时）。

数据类型: single | double

`QualityFactor` — 陷波或峰值 IIR 滤波器的质量因子
`2.5` (默认) | 正标量

陷波或峰值 IIR 滤波器的质量因子（或 Q 因子）Q，指定为正标量。Q 因子定义为中心频率 ω₀ 除以带宽 bw，即 $Q = ω_{0} / b w$ 。Q 因子越高，对应的陷波或峰值越窄。

`Bandwidth` — 陷波或峰值 IIR 滤波器的 3-dB 带宽
范围 [`0`,`1`] 内的标量

陷波或峰值 IIR 滤波器的 3-dB 带宽 bw，指定为范围 [0,1] 内的归一化标量。

数据类型: single | double

`HasScaleValues` — 用于计算每个节的缩放值的选项
`false` (默认) | `true`

为每个节计算缩放值的选项，指定为 true 或 false。当您将此属性设置为 true 时，函数返回可在二阶节滤波器每个节之前和之后应用的缩放值。

数据类型: logical

`SystemObject` — 创建 System object 的选项
`false` (默认) | `true`

创建 System object 的选项，指定为：

false - 函数返回二阶节系数矩阵。
true - 函数返回 dsp.SOSFilter 对象。

数据类型: logical

`Verbose` — 用于在 MATLAB^® 中打印函数调用的选项
`false` (默认) | `true`

用于在 MATLAB 中打印整个函数调用的选项，指定为以下项之一：

false - 函数不打印函数调用。
true - 函数打印整个函数调用，包括您在调用函数时未指定的 Name=Value 参量的默认值。
使用此参量可查看函数用于设计和实现滤波器的所有值。

数据类型: logical

输出参量

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`B` — 陷波或峰值 IIR 滤波器的分子系数
N/2×3 数组

陷波或峰值 IIR 滤波器的分子系数，以 N/2×3 数组形式返回，其中 N/2 是滤波器节数，N 是滤波器阶数。

数据类型: double

`A` — 陷波或峰值 IIR 滤波器的分母系数
N/2×3 数组

陷波或峰值 IIR 滤波器的分母系数，以 N/2×3 数组形式返回，其中 N/2 是滤波器节数，N 是滤波器阶数。

分母首项系数始终为 1。

数据类型: double

`SV` — 缩放值
列向量

节间缩放值，以长度为 N/2+1 的列向量形式返回，其中 N/2 是滤波器节数，N 是滤波器阶数。

如果您将 HasScaleValues 设置为 true，则 SV 是由 1 组成的列向量。

数据类型: double

`filtObj` — 滤波器对象
`dsp.SOSFilter` 对象

滤波器对象，以 dsp.SOSFilter 对象形式返回。根据您在调用函数时将 HasScaleValues 参量设置为 true 还是 false，designNotchPeakIIR 函数会更新 dsp.SOSFilter 对象中的 HasScaleValues 和 ScaleValues 参量。

参考

[1] Orfanidis , SJ. High-Order Digital Parametric Equalizer Design. 2005, pp. 1026–46.

扩展功能

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C/C++ 代码生成
使用 MATLAB® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

如果您将 SystemObject 设置为 true，则在生成代码时所有滤波器设计设定都必须为常量。

示例: [b,a,sv] = designNotchPeakIIR(FilterOrder=n,CenterFrequency=cf,HasScaleValues=true,SystemObject=false) % 代码生成有效

示例: [b,a,sv] = designNotchPeakIIR(FilterOrder=14,CenterFrequency=0.2,HasScaleValues=true,SystemObject=true) % 代码生成有效

该函数在代码生成期间不确定 n 和 cf 运行时变量的值。

版本历史记录

在 R2023b 中推出

另请参阅

函数

designLowpassIIR | designHighpassIIR | designBandpassIIR | designBandstopIIR | designHalfbandIIR | outputDelay

对象

dsp.SOSFilter | dsp.NotchPeakFilter | dsp.ParameterSmoother

designNotchPeakIIR

语法

说明

示例

设计并实现峰值滤波器

设计并实现陷波滤波器对象

名称-值参数

Response — 滤波器响应 "peak" (默认) | "notch"

FilterOrder — 陷波或峰值 IIR 滤波器的阶数 2 (默认) | 非负偶数

CenterFrequency — 陷波或峰值 IIR 滤波器的中心频率 0.5 (默认) | 归一化标量

QualityFactor — 陷波或峰值 IIR 滤波器的质量因子 2.5 (默认) | 正标量

Bandwidth — 陷波或峰值 IIR 滤波器的 3-dB 带宽 范围 [0,1] 内的标量

HasScaleValues — 用于计算每个节的缩放值的选项 false (默认) | true

SystemObject — 创建 System object 的选项 false (默认) | true

Verbose — 用于在 MATLAB® 中打印函数调用的选项 false (默认) | true

输出参量

B — 陷波或峰值 IIR 滤波器的分子系数 N/2×3 数组

A — 陷波或峰值 IIR 滤波器的分母系数 N/2×3 数组

SV — 缩放值 列向量

filtObj — 滤波器对象 dsp.SOSFilter 对象

参考

扩展功能

C/C++ 代码生成 使用 MATLAB® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

版本历史记录

另请参阅

函数

对象

`Response` — 滤波器响应
`"peak"` (默认) | `"notch"`

`FilterOrder` — 陷波或峰值 IIR 滤波器的阶数
`2` (默认) | 非负偶数

`CenterFrequency` — 陷波或峰值 IIR 滤波器的中心频率
`0.5` (默认) | 归一化标量

`QualityFactor` — 陷波或峰值 IIR 滤波器的质量因子
`2.5` (默认) | 正标量

`Bandwidth` — 陷波或峰值 IIR 滤波器的 3-dB 带宽
范围 [`0`,`1`] 内的标量

`HasScaleValues` — 用于计算每个节的缩放值的选项
`false` (默认) | `true`

`SystemObject` — 创建 System object 的选项
`false` (默认) | `true`

`Verbose` — 用于在 MATLAB^® 中打印函数调用的选项
`false` (默认) | `true`

`B` — 陷波或峰值 IIR 滤波器的分子系数
N/2×3 数组

`A` — 陷波或峰值 IIR 滤波器的分母系数
N/2×3 数组

`SV` — 缩放值
列向量

`filtObj` — 滤波器对象
`dsp.SOSFilter` 对象

C/C++ 代码生成
使用 MATLAB® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。