Создание модели фильтра

Для моделирования работы цифрового фильтра (ЦФ) составим следующую структурную схему (модель), рис. 5.

Рис. 5. Структурная схема для моделирования работы цифрового фильтра

Модель цифрового фильтра создается с помощью блока Digital Filter Design , рис. 6 ( DSP Blockset/ Filtering/ Filter Design/ Digital Filter Design ).

Рис. 6. Расположение блока Digital Filter Design

Исходные данные ЦФ задаются в блоке параметров фильтра Block Parameteters: Digital Filter Design (рис. 7).

Рис. 7. Блок параметров Digital Filter Design

В блоке параметров цифрового фильтра элементы настройки собраны в 6 групп:

· Current Filter Information – отображается краткая информация о синтезируемом цифровом фильтре (порядок – Order, устойчивость – Stable/ Unstable, количество блоков – Sections, тип структуры фильтра – Filter structure);

· Filter Type – задается тип фильтра:

· Lowpass – ФНЧ;

· Highpass – ФВЧ;

· Bandpass – полосовой фильтр ПФ;

· Bandstop – режекторный фильтр РФ;

· Differentiator – дифференциаторы;

· а также другие типы фильтров;

· Design Method – задается вид аппроксимации:

· IIR – БИХ-фильтры:

· Butterworth – фильтр Баттерворта;

· Chebyshev Type I – фильтр Чебышева 1 рода;

· Chebyshev Type II – фильтр Чебышева 2 рода;

· Elliptic – фильтр эллиптический (Золотарева-Кауэра);

· FIR – КИХ-фильтры (описание режимов расчета приведено в методических указаниях к лабораторной работе №7 «Проектирование цифрового КИХ-фильтра в пакете программ MATLAB»):

· Filter Order – задается порядок фильтра-прототипа ( Specify order) или выставляется флажок расчета минимального порядка фильтра-прототипа ( Minimum order);

· Frequency Specifications – задаются частотные параметры фильтра (количество параметров может изменяться в зависимости от выбранного типа фильтра):

· Units – единицы измерения частоты (Hz – Гц, Normalized (0 to 1) – нормализованный фильтр (в относительных единицах);

· Fs – частота дискретизации;

· Fstop1 – нижняя частота полосы заграждения (на которой обеспечивается затухание Astop1, дБ);

· Fpass1 – нижняя частота полосы пропускания (на которой обеспечивается затухание Apass, дБ);

· Fpass2 – верхняя частота полосы пропускания (на которой обеспечивается затухание Apass, дБ);

· Fstop2 – верхняя частота полосы заграждения (на которой обеспечивается затухание Astop2, дБ);

· Magnitude Specifications – задаются коэффициенты затухания фильтра:

· Units – единицы измерения коэффициента затухания (dB – дБ, Squared – относительные единицы);

· Apass, Epass – коэффициенты затухания в полосе пропускания;

· Astop, Estop – коэффициенты затухания в полосе заграждения.

Для управления параметрами отображения результатов расчета, графиков и выполнения над ними различных действий блок параметров Digital Filter Design имеет панель инструментов, содержащую пиктограммы со следующими назначениями:

 создать новый блок настройки параметров ЦФ;

 открыть блок настройки параметров ЦФ;

 сохранить настройки блока параметров ЦФ;

 печать содержимого окна;

 окно для предварительного просмотра перед печатью содержимого окна ;

 отменить последнее действие;

 вернуться на шаг назад;

 увеличение содержимого окна;

 уменьшение содержимого окна;

 выводв отдельном окне Filter Visualization Tool параметров синтезированного фильтра.

Окно Filter Visualization Tool позволяет визуально просмотреть такие параметры фильтра, как:

 АЧХ фильтра;

 ФЧХ фильтра;

 одновременно в одном окне и АЧХ и ФЧХ фильтра;

 импульсная характеристика;

 реакция фильтра на ступенчатое воздействие (переходная характеристика);

 картина нулей и полюсов фильтра на комплексной Z-плоскости;

 значение коэффициентов передаточной функции фильтра (Numerator – коэффициенты числителя, Denominator – коэффициенты знаменателя).

Блок Gain (усилитель)

Поскольку блок Digital Filter Design позволяет рассчитывать только нормированные фильтры, т.е. с единичным усилением в полосе пропускания, то для получения коэффициентов передачи, отличающихся от единицы, необходимо использовать дополнительный блок усилителя Gain ( Simulink/ Math/ Gain ), рис. 8.

Рис. 8. Расположение блока Gain

Коэффициент усиления задается в окне настройки параметров Block Parameters: Gain (рис. 9).

Рис. 9. Окно настройки параметров блока Gain