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範例:濾波器增量
gain 函數會傳回單頻上的增量。若使用頻率的向量,函數會傳回增量的向量 (轉移函數)。這對繪圖有所助益。
低通濾波器的增量
1. 使用 iirlow 函數取得截止頻率 f 的 2 階類比巴特沃斯低通 IIR 濾波器之係數。
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矩陣 A 包含濾波器係數,所以轉移函數為:
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2. 使用 gain 函數計算頻率為 x 的濾波器增量。
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3. 繪製取樣頻率介於 0 到 0.5 的頻率增量量值。
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截止頻率的增量跌至 0.707。
4. 調整頻率刻度,使 2π 代表取樣頻率,再將增量函數的頻率引數除以 2π
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在完整 x 刻度 0.2 的截止頻率,現在出現在完整 ω 刻度的 0.2 或 0.4 π
高階低通濾波器
1. 使用 iirlow 函數取得截止頻率 f 的 6 階類比巴特沃斯低通 IIR 濾波器之係數。
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2. 使用 gain 函數計算頻率為 x 的濾波器增量。
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3. 繪製取樣頻率介於 0 到 0.5 的頻率增量量值。
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4. 繪製對相同圖表的兩種回應,比較兩個濾波器的回應。
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第 6 階濾波器回應的下降情況比第 2 階濾波器快很多。
兩個濾波器在截止頻率為 0.2 時的增量相同。
計算 FIR 濾波器的增量
計算設計使用 bandpass 函數的 FIR 濾波器增量。
1. 使用 passband 介於 f_low 及 f_high 之間的 Blackman 窗,計算長度 51 bandpass 濾波器之係數。
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F 是有 51 個元素的陣列。
2. 計算此濾波器的增量。
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3. 繪製 dB 中的增量。
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增量在低截止頻率與高截止頻率之間最大。
函數定義
使用加總運算子可直接從轉移函數的定義計算增量。
計算濾波器 F 在頻率 x 時的增量。
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此為以 z = 2πx 計算的轉移函數。
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gain 比總和運算子快,所以對大量頻率的增量計算很有幫助。例如,使用 gain 繪製頻率回應。就非常長的濾波器而言,即使 gain 也需要一段時間計算;所以,繪圖時請選擇相當粗的網格 (例如 0.01)。
FIR 濾波器相角
複數的相角表示濾波器的相移。
1. 設定 FIR 濾波器截止頻率。
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2. 使用 lowpass 函數的漢寧窗 (最後一個引數 4) 計算低通濾波器之係數。
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3. 使用 arg 函數繪製相角變更。此函數會傳回介於 -ππ (含 π) 之間複數 z 的主要引數。
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相角在 passband (在截止頻率下) 中為線性,但請注意濾波器延遲的效應。
4. 除以延遲 D 的轉移函數,計算與延遲信號相關的複數增量。
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其中
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此長度為 37 的濾波器延遲 D 是 18,所以相對相移為:
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當增量為負實數時,增量計算的四捨五入誤差會留下極小的正或負虛數部份,所以相角會在 π 及 -π 之間任意跳躍。
為確定這些值會進行一致的處理,請重新定義 arg 如下:
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5. 繪製分貝中增量的量值。
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6. 繪製與延遲信號相關的相移。
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