DSP System Toolbox

自适应、多速率和专用滤波器设计方法

DSP System Toolbox 提供了许多设计和实现数字滤波器的方法。可设计低通、高通、带通、带阻以及其他响应类型的滤波器,并采用诸如直接型 FIR、交叠相加 FIR、带有二阶节的直接 II 型、级联全通和格状结构等滤波器结构来实现。

可以使用 MATLAB 函数、应用程序或 Simulink模 块来设计滤波器。

该系统工具箱支持许多设计方法,包括:

  • 先进的等波纹 FIR 滤波器,包括最小阶数、约束波纹和最小相位设计
  • 尼奎斯特和半带 FIR 和 IIR 滤波器,提供线性相位、最小相位和准线性相位 (IIR) 设计以及等波纹、斜向频率阻带和窗函数方法。
  • 优化的多级设计,可通过优化级联的级数实现最低的计算复杂性
  • 分数延迟滤波器,包括使用非常适于可调谐滤波应用领域的 Farrow 滤波器结构来实现
  • 全通 IIR 滤波器具有任意群延迟,可以补偿其他 IIR 滤波器的群延迟,从而获得近似的线性相位通带响应
  • 格波 IIR 数字滤波器,用于实现可靠的定点算法
  • 任意幅度和相位的 FIR 和 IIR 滤波器,能够设计任何滤波器规格
Specialized filter designs in MATLAB showing LMS adaptive filter applied to a noisy music signal, arbitrary magnitude filter design, direct-form FIR filter responses for fixed-point data types, and octave filter design.
MATLAB 中的专用滤波器设计,显示了应用于有噪音乐信号的 LMS 自适应滤波器(左上)、任意幅度滤波器设计(右上)、用于定点数据类型的直接型 FIR 滤波器响应(左下)以及倍频程滤波器设计(右下)。

自适应滤波器

DSP System Toolbox 提供了多种设计自适应滤波器的技术:基于 LMS、基于 RLS、仿射投影、快速横向、频域和基于格状的滤波器。该系统工具箱还包含用于分析这些滤波器的算法,包括系数跟踪、学习曲线和收敛。

多速率滤波器

DSP System Toolbox 提供的函数可用于设计和实现多速率滤波器,包括多相内插器、抽取器、采样率转换器以及 CIC 滤波器和补偿器;并且支持多级设计方法。该系统工具箱还提供专用分析函数来估计多速率滤波器的计算复杂度。

Interactive design of a lowpass filter in the Filterbuilder tool and visualization of magnitude response.
Filterbuilder 工具中低通滤波器的交互式设计(左),以及幅度响应的可视化(右)。

针对 DSP 应用的专用滤波器

使用 DSP System Toolbox 可以设计和实现专用数字滤波器,包括:

  • 用于音频、语音和声音应用的音频加权滤波器、倍频程滤波器和参量均衡器滤波器
  • 用于通信系统的脉冲整形、峰或槽和多速率滤波器
  • 用于航空和导航系统的卡尔曼滤波器

在 Simulink 系统模型中使用滤波器

在 DSP System Toolbox 中设计的数字滤波器也可以用于 Simulink 中的系统级模型。使用 MATLAB 函数和 System objects 可以从 MATLAB 滤波器设计中生成位真 Simulink 模型。还可以使用 DSP System Toolbox 中的滤波器设计模块库,直接在 Simulink 中设计、仿真和实现滤波器。

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