gain 함수는 단일 주파수의 게인을 구합니다. 주파수 벡터를 사용할 경우 이 함수는 게인의 벡터를 구합니다(전달 함수). 도표화에 유용하게 사용할 수 있습니다.
저역 통과 필터의 게인
1. iirlow 함수를 사용하여 차단 주파수 f인 2차 계수의 아날로그 버터워스 저역 통과 IIR 필터를 구합니다.
행렬 A에는 필터 계수가 들어 있으므로 전달 함수는 다음과 같습니다.
2. gain 함수를 사용하여 주파주 x에서 필터의 게인을 계산합니다.
3. 0에서 0.5 사이의 주파수를 표본으로 하여 게인 크기를 도표화합니다.
차단 주파수에서 게인은 0.707로 줄어듭니다.
4. 주파수에 배율을 적용하여 표본 주파수를 2π로 만든 다음 게인 함수에 대한 주파수 인수를 2π로 나눕니다.
이제 전체 x 범위의 0.2 위치에서 차단 주파수가 전체 ω 범위의 0.4 또는 0.4 π에서 발생합니다.
고차도 저역 통과 필터
1. iirlow 함수를 사용하여 차단 주파수 f인 6차 계수의 아날로그 버터워스 저역 통과 IIR 필터를 구합니다.
2. gain 함수를 사용하여 주파주 x에서 필터의 게인을 계산합니다.
3. 0에서 0.5 사이의 주파수를 표본으로 하여 게인 크기를 도표화합니다.
4. 한 그래프에 두 필터의 응답을 도표화하여 비교합니다.
◦ 6차 필터의 응답은 2차 필터의 응답보다 훨씬 빠르게 줄어듭니다.
◦ 두 필터 모두 차단 주파수 0.2에서 동일한 게인을 갖습니다.
FIR 필터의 게인 계산
bandpass 함수를 사용하도록 설계된 FIR 필터에 대한 게인을 계산합니다.
1. 통과 대역이 f_low에서 f_high 사이인 블랙맨 창함수를 사용하여 길이 51 대역 통과 필터에 대한 계수를 계산합니다.
F는 51개 요소의 배열입니다.
2. 이 필터의 게인을 계산합니다.
3. 게인을 dB 단위로 도표화합니다.
게인은 low 및 high 차단 주파수 사이의 최대값입니다.
함수 정의
합 연산자를 사용하면 전달 함수 정의에서 직접 게인을 계산할 수 있습니다.
주파수 x에서 필터 F의 게인을 계산합니다.
이것은 z = 2πx에서 계산된 전달 함수입니다.
gain이 합 연산자보다 빠르므로 많은 수의 주파수에서 게인을 계산할 때 유용합니다. 예를 들어, 주파수 응답을 도표화할 때 gain을 사용합니다. 매우 긴 필터의 경우에는 gain을 사용해도 계산에 오랜 시간이 걸리므로 도표화에 다소 성긴 격자선(예: 0.01)을 선택합니다.
FIR 필터 위상
복소 게인의 위상은 필터의 위상 편이를 나타냅니다.
1. FIR 필터 차단 주파수를 설정합니다.
2. lowpass 함수에서 해닝 창함수(마지막 인수 4)를 사용하여 저역 통과 필터에 대한 계수를 계산합니다.
3. arg 함수를 사용하여 위상 변화를 도표화합니다. 이 함수는 -π 및 π 사이(π 포함)에서 복소수 z의 주 편각을 구합니다.
위상은 통과 대역(차단 주파수 이하)에서 선형이지만 필터 지연 효과가 있다는 것을 알 수 있습니다.
4. 지연 D의 전달 함수를 나눠 지연 신호에 상대적인 복소 게인을 계산합니다.
여기서
이 길이 37인 필터의 경우 지연 D는 18이므로 상대 위상 편이는 다음과 같습니다.
◦ 게인이 실수이고 음수이면 게인 계산의 반올림 오차가 작은 양수 또는 음수 허수 부분을 남길 수 있으므로 위상이 π 및 -π 사이에서 임의로 이동할 수 있습니다.