En presente trabajo se llevara a cabo el Diseño y Análisis de filtros digitales FIR o IIR con interfaz grafico GUI de MATLAB, para así poder obtener representación de estructuras de filtros e implementaciones de los distintos métodos de diseño, determinando especificaciones de diseño para obtener y realizar un estudio de los mismos.
Examinar los diferentes Métodos de diseño de filtros digitales en FD ATool. Determinar el Diseño de filtros y paneles de herramientas de análisis Definir los pasos para el diseño d e filtros, así como Elegir un método de diseño de filtro. Determinar ajustes en las especificaciones para el diseño filtro Estudio de las propiedades de los filtros FIR. Estudio de las propiedades de los filtros IIR.
Análisis De los diferentes casos de diseño entre ellos magnitud de respuesta
Estudio de las Estructuras de filtros digitales. Efectos de la cuantificación de los coeficientes en filtros digitales. Realización de La Conversión De La Estructura De Filtro. Ejecutar la Exportación Exportación del Filtro Diseñado A Un Modelo De Simulink Simulink
Un Filtro digital es un sistema digital que filtra determinadas frecuencias digitales. Básicamente, basándose en los coeficientes de respuesta de impulso, un filtro digital puede ser FIR o IIR. Filtro FIR es estable ya que tiene sólo 1 polo p olo en el origen que está dentro d entro del círculo unidad. El diseño del filtro y la herramienta de análisis ( ) es una interfaz de usuario (GUI) para el diseño y análisis de filtros con mayor rapidez. FDATool nos permite diseñar filtros digitales FIR o IIR filtros mediante el establecimiento de especificaciones de filtro, mediante la importación de filtros desde el espacio de trabajo de MATLAB, o añadiendo, moviendo o eliminando los polos y ceros. FDATool también proporciona herramientas para el análisis de filtros, como respuesta de magnitud y fase cero para mostrar su correspondientes graficas. FDATool le da acceso a los siguientes siguientes procesamientos De Señales, métodos de diseño y Herramientas de filtro. Design Method
Butterworth Chebyshev tipo I Chebyshev Tipo II Elíptico Máximamente plana Equiripple Mínimos cuadrados Restringida por mínimos cuadrados Equiripple Complex Ventana
Butterworth Chebyshev Type I Chebyshev Type II Elliptic Maximally Flat Equiripple Least-squares Constrained least-squares Complex equiripple Window
butter cheby1 cheby2 ellip maxflat firpm firls fircls cfirpm fir1
Cuando se utiliza el método de la ventana (Window) en FDATool, todas las funciones de procesamiento de señal ventana Cuadro de herramientas están disponibles, y usted puede especificar una ventana definida por el usuario introduciendo el nombre de la función y los parámetros de entrada. Los siguientes métodos avanzados de diseño de filtros están disponibles si se tiene el sistema DSP software Toolbox. Restringida equiripple FIR Obligado banda equiripple FIR Generalizado remez FIR Equripple media banda FIR Menos norma-P óptimo FIR Equiripple Nyquist FIR FIR interpolados Comb IIR muestras o en horas pico Filtro pasa todo (teniendo en cuenta el retardo de grupo) Norma menor-P IIR óptima Norma menor restringida -P IIR IIR De segundo orden IIR muesca IIR de segundo orden en horas p ico (resonador)
firceqrip fircband firgr firhalfband firlpnorm firnyquist IFIR iircomb iirgrpdelay iirlpnorm iirlpnormc iirnotch iirpeak
Hay diferentes maneras en que se puede diseñar filtros que utilizan el diseño del filtro y la herramienta de análisis. Por ejemplo:
En primer lugar, puede elegir un tipo de respuesta, como de paso de banda, y luego elegir la FIR o IIR disponibles métodos de diseño de d e filtros. Se puede especificar el filtro por su tipo solo, junto con ciertas especificaciones de frecuencia, o el dominio del tiempo, tales como las frecuencias de paso de banda y frecuencias de banda de rechazo. El filtro se diseña entonces se calcula utilizando el método por defecto de diseño del filtro y el orden del filtro.
Una vez diseñado el filtro, se pueden visualizar los coeficientes de filtro y filtro de información detallada, exportar los coeficientes para el espacio de trabajo de MATLAB, y crear un archivo de cabecera C que contiene los coeficientes, y analizar las diferentes respuestas de filtro en FDATool o en una herramienta de visualización Filtrar por separado ( fvtool ). Las respuestas de filtro disponibles son las siguientes:
Magnitud de respuesta Fase de respuesta Grupo de retraso Fase de retardo Impulso de respuesta Respuesta gradual Cero Pole-parcelas Zero-fase de respuesta
( freqz ) ( phasez ) ( grpdelay ) ( phasedelay ) ( IMPZ ) ( Stepz ) ( Zplane ) ( zerophase ) 3
La Herramienta de Diseño de Filtros y Análisis de la barra lateral tiene botones que se muestran los paneles concretos en la mitad inferior de la herramienta. Los paneles están
. (Design Filter.) Consulte Elección de un método de diseño Filter para más información. Utilice este panel para o Filtros de diseño desde cero. o Modificar los filtros existentes diseñados en FDATool. o Analizar filtros. . (Import Filter)Utilice este panel para o Importar filtros guardados anteriormente o coeficientes de filtro que usted ha almacenado en el espacio de trabajo de MATLAB. o Analizar filtros importados. (Pole/Zero Editor) Consulte Edición del filtro utilizando el Editor Polo / Zero. Utilice este panel para agregar, eliminar y mover los polos y ceros en el diseño de su filtro.
Si usted también tiene el sistema DSP producto Toolbox instalado paneles adicionales están disponibles: - Utilice este panel para cuantificar doble precisión filtros que se diseñan en FDATool, cuantificar doble precisión filtros que se importan en FDATool y analizar filtros cuantificados. - Utilice este panel para cambiar un filtro de tipo de respuesta a otro. - Utilice este panel para crear un filtro multifrecuencia de su diseño FIR existente, crear filtros CIC, y interpoladores lineales y espera.
Si tiene instalado Simulink, este panel está disponible: - Utilice este panel para crear un bloque de Simulink que contiene la estructura del filtro.
En cualquier momento, puede hacer clic en el botón ¿Qué es esto?, , Para obtener información sobre las diferentes partes de la herramienta. También puede utilizar el menú Ayuda para ver información de ayuda completa.
Para abrir FDATool, tipo >>
FDATool
en el símbolo del prompt de MATLAB. El diseño del filtro y la herramienta de análisis se inician con el panel Filtro Diseño mostrado.
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Figura 1 – Interfaz Grafica De Diseño FDATool
Tenga en cuenta que cuando se abre FDATool, el botón ‘ ’ (Designer Filter) no está habilitado. Es porque se debe hacer un cambio en el diseño de filtros por defecto para activar el (Designer Filter) Este es el caso cada vez que quiera cambiar el diseño del filtro. Los cambios en elementos de los botones de radio o desplegables comidas como los menores de o habilitar inmediatamente. Cambios en las especificaciones en cuadros de texto, tales como y requieren que haga clic fuera del cuadro de texto para habilitar el
Usted puede elegir entre varios tipos de respuesta: Pasa Bajos (Lowpass) Coseno Inicial (Raised cosine) Pasa Altos (Highpass) Pasa Banda (Bandpass) Pasa nada (Bandstop) Diferenciador (Differentiator) Multibanda (Multiband) Hilbert transformador (Hilbert transformer) Magnitud arbitraria (Arbitrary magnitude) 5
Otros tipos de respuesta están disponibles si usted tiene el sistema DSP software Caja de herramientas instalada. Para diseñar un filtro de paso de banda, seleccione el botón de radio junto a en la región de Tipo de respuesta de la interfaz gráfica de usuario.
Figura 1.1 –FDATool Panel de Tipo de Respuesta
No todos los métodos de diseño de filtros están disponibles para todos los tipos de respuesta. Una vez elegido el tipo de respuesta, esto puede restringir los métodos de diseño de filtros disponibles para usted. Los Métodos de diseño de filtros que no están disponibles para un tipo de respuesta seleccionada se eliminan o se ocultan de la región método de diseño de la interfaz gráfica de usuario.
Puede utilizar el método por defecto de diseño del filtro para el tipo de respuesta que usted ha seleccionado, o puede seleccionar un método de diseño del filtro de la disposición FIR y IIR métodos enumerados en la GUI. Para seleccionar el algoritmo de Remez para calcular los coeficientes del filtro FIR, seleccione el botón de opción y elegir Equiripple de la lista de métodos.
Figura 1.2 –FDATool Panel de Método de Diseño
Las especificaciones de diseño de filtros que se pueden establecer variar según el tipo de respuesta y el método de diseño. La región de la pantalla muestra las especificaciones del filtro cuando seleccione o cuando se hace clic en el botón barra de herramientas También puede ver las especificaciones del filtro en la gráfica de la magnitud de un filtro diseñado seleccionando
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Figura 1.3 –FDATool Panel de Grafico de especificaciones del filtro
Usted tiene dos opciones mutuamente excluyentes para determinar el orden del filtro cuando s e diseña un filtro equiripple:
Entras en el orden del filtro en una caja de texto. el método de diseño de filtros determina el filtro de orden mínima.
Seleccione el botón de radio
para este ejemplo.
Figura 1.4 –FDATool Panel de Orden del filtro
Tenga en cuenta que las opciones ORDEN de filtro dependen del método de diseño de filtros que usted elija. Algunos métodos de filtro no pueden tener ambas opciones disponibles. Las opciones disponibles dependen del método de diseño del filtro seleccionado. Sólo el Equiripple FIR FIR y los métodos de diseño de ventana tienen opciones configurables. Para Equiripple FIR, la opción es un Ver firpm para más información. Para Windows FIR, las opciones son la selección de y para las siguientes ventanas, un parámetro ajustable: Ventana Parámetro Atenuación del lóbulo lateral Chebyshev (chebwin) Gaussiana (gausswin) Alfa Beta Kaiser (Kaiser) Nbar y Sidelobe nivel lateral Taylor (taylorwin) Alfa Tukey (tukeywin) Definido por el usuario Nombre de la función, el parámetro Usted puede ver la ventana de la Herramienta de Visualización de la ventana ( wvtool ) haciendo clic en el botón Para este ejemplo, establecer el
a 16. 7
Figura 1.5 –FDATool Panel de Opciones
Para un filtro de paso de banda, puede establecer
Las unidades de frecuencia: o Hz o kHz o MHz o Normalizado (0 a 1) Frecuencia de muestreo Las frecuencias de paso de banda Frecuencias de banda de rechazo
Se especifica la banda de paso con dos frecuencias. La primera frecuencia determina el borde inferior de la banda de paso, y la segunda frecuencia determina el borde superior de la banda de paso. Del mismo modo, se especifica la banda de rechazo con dos frecuencias. La frecuencia determina primero el borde superior de la banda de detención primera y la segunda frecuencia determina el borde inferior de la banda de detención segundo. Para este ejemplo:
Mantenga las unidades de (por defecto). Ajuste la frecuencia de muestreo a 2000 Hz. Establecer el extremo de la banda de detención primero Establecer el principio de la banda de paso a 300 Hz. Establecer el extremo de la banda de paso a 700 Hz. Establecer el principio de la banda de detención segundo
a 200 Hz. a 800 Hz.
Figura 1.6 –FDATool Panel de Especificaciones de Frecuencia
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Para un filtro de paso de banda, puede especificar las características siguientes magnitudes de respuesta:
Las unidades para la respuesta de magnitud (dB o lineal) Banda de paso ondulación Banda de rechazo atenuación
Para este ejemplo: Mantenga en dB (por defecto). Ajuste la banda de paso de onda a 0,1 dB. Ponga la atenuación de banda de rechazo para ambas bandas suprimidas dB.
a 75
Figura 1.6 –FDATool Panel de Especificaciones de Magnitud
Ahora que ha especificado el diseño de filtros, haga clic en el botón para calcular los coeficientes del filtro. Observe que el botón Filter Design está desactivado una vez que haya calculado los coeficientes para el diseño de su filtro. Este botón se activa de nuevo una vez que haga algún cambio en las especificaciones del filtro.
Puede ver las siguientes características de filtro de respuesta en la región de la pantalla o en una ventana separada.
Magnitud de la respuesta Fase de respuesta Magnitud y Fase respuestas Grupo de respuesta de retardo de Fase de respuesta de retardo de Impulso respuesta Respuesta gradual Polo-cero trama Zero-fase de respuesta - disponibles en el menú contextual del eje y en una magnitud o Magnitud y gráfico de la respuesta de fase. 9
Si usted tiene el sistema DSP producto Toolbox instalado, dos análisis están disponibles: magnitud estimada de respuesta y de redondeo potencia de ruido. Estos dos análisis son los únicos que utilizan filtros internos. Para obtener descripciones de las respuestas anteriores y sus asociados botones de barra de herramientas y otros botones de la barra FDATool, consulte fvtool . Se pueden visualizar dos respuestas en la misma parcela, seleccionando y la selección de una respuesta disponible. Un segundo eje y se añade a la parte derecha de la figura de la respuesta. (Tenga en cuenta que no todas las respuestas pueden ser superpuestos unos sobre otros.) También puede mostrar los coeficientes de filtro y la información detallada de filtro en esta región. Para todos los métodos de análisis, excepto el cero de la fase de respuesta, puede acceder a ellos desde el menú aparece el cuadro de diálogo Parámetros de Análisis en el menú contextual, o utilizando los botones de la barra de herramientas. Por fase cero, haga clic en el eje de la trama y seleccione en el menú contextual.
Por ejemplo, para ver la respuesta de magnitud del filtro, seleccione el botón de en la barra de herramientas.
Figura 1.7 –FDATool Panel de Grafico Magnitud De Respuesta (dB)
También puede superponer las especificaciones del filtro en el gráfico de magnitud seleccionando (specifications Mask) Puede utilizar máscaras de especificación en FVTool sólo si FVTool fue lanzado desde FDATool.
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Figura 1.8 –FDATool Panel de Grafico Magnitud De Respuesta Especificación de Mascara
Puede hacer clic en la respuesta al agregar datos de las parcelas consejos que muestran información sobre los puntos concretos de la respuesta.
Para obtener información sobre el uso de puntas de datos, consulte cursor de datos - Visualización de valores de datos interactiva en la documentación de MATLAB. Drawing Spectral Masks – user-defined Spectral Mask Para agregar máscaras espectrales o líneas de rechazo a su área gráfica de la magnitud, haga clic en (User-Definided Mask)
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La máscara está definido por un vector de frecuencia y la magnitud de un vector. Estos vectores deben tener la misma longitud.
Activar máscara - Seleccione para activar la pantalla máscara. Frecuencia normalizada - Seleccione para normalizar la frecuencia entre 0 y 1 en toda la gama de
frecuencias representado. Vector de frecuencia - Ingrese un vector de valores de frecuencia del eje x. Unidades Magnitud - Seleccione las unidades de magnitud deseada. Estas unidades deben coincidir con las unidades utilizadas en el gráfico de magnitud. Vector Magnitude - Introduzca un vector de valores de magnitud del eje y.
La magnitud de respuesta muestra una máscara espectral.
Figura 1.9 –FDATool Panel de Grafico Magnitud De Respuesta máscara espectral
Sampling Frequency Para cambiar la frecuencia de muestreo de su filtro, haga clic en cualquier gráfico de la respuesta del filtro y seleccione desde el menú contextual.
Para cambiar el nombre del filtro, escriba el nombre nuevo en (En fvtool , si usted tiene varios filtros, seleccione el filtro que desee y luego introduzca el nuevo nombre.)
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Para cambiar la frecuencia de muestreo, seleccionar la unidad de las e introduzca la frecuencia de muestreo de (Para cada filtro en fvtool, puede especificar una frecuencia de muestreo diferente o puede aplicar la frecuencia de muestreo para todos los filtros.) Para guardar los parámetros que se muestran como los valores por defecto a usar cuando FDATool o FVTool se abre, haga clic en Para restaurar los valores predeterminados, haga clic
Para mostrar las características de respuesta del filtro en una ventana independiente, seleccione (disponible si cualquier análisis, salvo las especificaciones del filtro, se encuentra en la región de la pantalla) o haga clic en el botón Esto inicia la herramienta de visualización de filtro (fvtool). Si Especificaciones del filtro se muestran en la región de la pantalla, hacer clic en el botón barra de herramientas inicia una ventana de la figura MATLAB en lugar de FVTool. El elemento de menú asociado es que se activa sólo si las especificaciones del filtro se muestran. Usted puede utilizar esta herramienta para anotar su diseño, ver otras características del filtro, e imprimir la respuesta del filtro. Puede vincular FDATool y FVTool para que los cambios realizados en FDATool se reflejen inmediatamente en FVTool. Ver fvtool para más información.
Figura 1.9 –FDATool Panel de Grafico Herramienta de Visualización
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Usted puede editar un archivo. Diseñado o importados por los coeficientes del filtro mover, eliminar o añadir polos y / o ceros utilizando el Polo / Cero panel Editor No se puede generar código de MATLAB si el filtro se ha diseñado o editado con el editor Pole / Zero. No puede mover los polos y ceros cuantificados. Sólo puede mover los polos y ceros de referencia. Haga clic en el botón mostrar este panel.
en la barra lateral o seleccione
para
Editor Polo/Cero
Figura 2 –FDATool Panel de Grafico Editor Polo/Zero
Los polos se muestran con símbolos x y ceros se representan mediante símbolos o. Parcela botones de modo se encuentra a la izquierda de la parcela polo / cero. Seleccione uno de los botones para cambiar el modo de la trama polo / cero. El Editor de polo / cero tiene estos botones de izquierda a derecha: polo movimiento, añadir polo, añadir cero, y eliminar polo o cero.
Los parámetros de la trama y los controles siguientes se encuentran a la izquierda de la trama polo / cero y por debajo de los botones de modo de trama. - factor para compensar el polo del filtro (s) y cero ganancias (s) Polares unidades (o rectangular) del polo seleccionado o cero - si las coordenadas polar se selecciona, la magnitud del poste seleccionado o cero - si las coordenadas polares está seleccionada, el ángulo de polo seleccionado (s) o cero (s) - si se selecciona coordenadas rectangular, componente real de polo seleccionado (s) o cero (s)
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- si las coordenadas rectangulares es seleccionado, componente imaginaria de polo o cero seleccionado - para filtros multisection, el número de la sección actual - crea un polo conjugado correspondiente o cero o selecciona automáticamente el polo conjugado o cero si ya existe. - actualiza inmediatamente la respuesta de magnitud se muestra cuando los polos o ceros se agregan, mueven o eliminan. La tiene artículos para seleccionar múltiples polos / ceros, polos para invertir y mirroring / ceros, y para eliminar, ampliar y rotar polos / ceros.
Mover uno de los ceros en el eje vertical produce el resultado siguiente:
Figura 2.1 – FDATool Panel de Grafico Editor Polo/Zero (La pareja cero seleccionado se muestra en verde).
Cuando se selecciona uno de los ceros de un par conjugado, la casilla de verificación Conjugado y el conjugado se seleccionan automáticamente. 15
Las actualizaciones de respuesta de magnitud trama inmediatamente ya que la se activa.
Usted puede usar para convertir el filtro actual a una nueva estructura. Todos los filtros se pueden convertir a las siguientes representaciones: Direct-forma I Direct-forma II Direct-forma I transpuesto Forma directa II transpuesta Lattice ARMA
Si tiene el sistema DSP producto Toolbox instalado, podrás ver estructuras adicionales en el cuadro de diálogo Convertir estructura. Además, las siguientes conversiones están disponibles para determinadas clases de filtros:
Mínimas filtros FIR de fase puede ser convertido a la fase mínima Lattice Máximo filtros FIR de fase se puede convertir en fase Lattice máximo Filtros Allpass se puede convertir en Lattice allpass (pasa todo) Filtros IIR pueden ser convertidos a Lattice ARMA
La conversión de un filtro estructura a otra puede producir un resultado con características diferentes a la original. Esto es debido a la precisión finita aritmética del ordenador y las variaciones en los cálculos de redondeo de la conversión. Por ejemplo: Seleccione (Edit > Convert Structure) para abrir el cuadro de diálogo Convertir estructura. Seleccione la Direct-form I en la lista de las estructuras de filtro.
Figura 3.1 – FDATool Convertir Estructura
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Usted puede usar para almacenar la estructura convertida filtro como una colección de secciones de segundo orden y no como una monolítica estructura de orden superior. Las siguientes opciones se utilizan también para que se utilizan para modificar una estructura SOS filtro. Las opciones sólo:
disponibles son las siguientes al convertir una estructura directa de la forma II
Ninguno (predeterminado)
None (default)
L-2 (de 2 l norma)
L-2 (L 2 norm)
L-infinito (L ∞ norma)
L-infinity (L ∞ norm)
(arriba o abajo) determina el orden de las secciones de segundo orden. Los cambios La óptimos de pedido en función de la opción seleccionado.
Por ejemplo: Seleccione Convertir SOS. Seleccione L-infinito en el menú Dejo que la opción
para abrir el cuadro de diálogo de L ∞ escalado norma.
Para convertir a segundo orden de nuevo a una sola sección, utilice
Puede guardar el filtro, ya sea como variables de coeficientes de filtro o como dfilt o variable mfilt objeto de filtro. (. Tenga en cuenta que debe tener el sistema DSP producto Toolbox instalado para guardarlo como un mfilt) Para guardar el filtro en el espacio de trabajo de MATLAB:
1. Seleccione ( > .)Aparecerá el cuadro de diálogo Exportar. 2. Seleccione Workspace de trabajo en el menú 3. Seleccione Coeficientes (Coefficients) de el menú para guardar los coeficientes de filtro o seleccionar objetos (Objects) para guardar el filtro en un objeto de filtro. 4. Para los coeficientes, asigne nombres de variables utilizando el (para filtros FIR) o y (para filtros IIR), o y la (para filtros IIR en forma de sección de segundo orden) cuadros de texto en la región de nombres de variables. 5. Para los objetos, asigne el nombre de la variable en el cuadro de texto. Si tiene variables con los mismos nombres en el espacio de trabajo y desea sobrescribir, seleccione la casilla de verificación 6. Haga clic en el botón
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Figura 3.1 – FDATool Coeficientes de Exportación u objetos para el espacio de trabajo
Para guardar coeficientes del filtro a un archivo de texto, 1. Seleccione ( > .)Aparecerá el cuadro de diálogo Exportar. 2. Seleccione Archivo Coeficientes (ASCII) en el menú 3. Haga clic en el botón Los coeficientes de exportación filtro. FCF cuadro de diálogo de archivos aparece. 4. Seleccione o escriba un nombre de archivo y haga clic en el botón Los coeficientes se guardan en el archivo de texto que se especifica, y el editor de MATLAB se abre para mostrar el archivo. El archivo de texto contiene también comentarios con el número de versión de MATLAB, el Signal Processing Toolbox número de versión y la información de filtro.
Para guardar los coeficientes de filtro o un filtro de objeto como variables en un MAT -file:
1. Seleccione Aparecerá el cuadro de diálogo Exportar. 2. Seleccione MAT-file del menú 3. Seleccione Coeficientes de el menú para guardar los coeficientes de filtro o seleccionar objetos para guardar el filtro en un objeto de filtro. 4. Para los coeficientes, asigne nombres de variables utilizando el (para filtros FIR) o y (para filtros IIR), o y la (para filtros IIR en forma de sección de segundo orden) cuadros de texto en la región de nombres de variables. 5. Para los objetos, asigne el nombre de la variable en el cuadro de texto. Si tiene variables con los mismos nombres en el espacio de trabajo y desea sobrescribir, seleccione la casilla de verificación 6. Haga clic en el botón La exportación a un cuadro de diálogo MAT-archivos aparece. 7. Seleccione o escriba un nombre de archivo y haga clic en el botón Es posible que desee utilizar el filtro diseñado en SPTool para realizar el procesamiento de señales y análisis. 18
1. Seleccione Aparecerá el cuadro de diálogo Exportar. 2. Seleccione SPTool de la menú. 3. Asigne el nombre de la variable en el cuadro de texto. Si tiene variables con los mismos nombres en el espacio de trabajo y desea sobrescribir, seleccione la casilla de verificación 4. Haga clic en el botón SPTool se abre y el actual filtro FDATool aparece en la lista del área de filtro como el nombre especificado variable seguido por (Importado). Nota: Si está utilizando el sistema DSP software Toolbox y exportar un filtro cuantificado, sólo los valores de sus coeficientes cuantificados se exportan. Los coeficientes de referencia no se exportan. SPTool no restringe los valores de los coeficientes, por lo que si se edita en SPTool moviendo polos o ceros, el filtro ya no será en forma cuantificada.
Si tiene instalado el producto Simulink, puede exportar un bloque de Simulink de su diseño del filtro y la inserta en un modelo Simulink nuevo o existente. Puede exportar un filtro diseñado utilizando cualquier método de diseño de filtros disponibles en FDATool. Nota: Si tiene la caja de herramientas y el sistema DSP de punto fijo Toolbox ™ instalado, puede exportar una CIC filtro a un modelo Simulink.
1. Después de diseñar el filtro, haga clic en el botón o seleccione Modelo se visualiza en la siguiente de la pantalla.
(Realize Model) barra lateral (File > Export to Simulink Model) El panel
2. Especifique el nombre que se utilizará para el bloque en el de 3. Para insertar el bloque actual (seleccionado más recientemente) del modelo Simulink, establecer el de corriente. ( — Current) Para la inserción del bloque en un nuevo modelo, seleccione Nuevo. Para insertar el bloque en un subsistema, definida por el usuario, seleccione Definido por usuario. 4. Si desea sobrescribir un bloque previamente creado a partir de este panel, consulte
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5. Si selecciona la casilla de verificación (Build model using basic elements), el filtro se crea como un subsistema de bloques, que utiliza separado sub-elementos. En este modo, la optimización siguiente (s) están disponibles:
(Optimize for zero gains) Elimina valor cero caminos de ganancia de la estructura del filtro. Optimizar para obtener ganancias unidad - Sustituye un alambre (cortocircuito) por ganancias igual a 1 en la estructura del filtro. Optimizar para obtener ganancias negativas - Sustituye un alambre (cortocircuito) por ganancias igual a -1 y cambios adiciones correspondientes a sustracciones en la estructura del filtro. Optimizar las cadenas de retardo - Sustitutos de las cadenas de retardo compuestos por retrasos unidad n con un retraso simple de n. Optimizar para valores de la escala de unidad - Elimina multiplicaciones para valores de escala igual a 1 desde la estructura del filtro. Optimizar
para
cero
ganancias –
6. La siguiente ilustración muestra los efectos de algunas de las optimizaciones: Hacer Clic en el botón (Realize Model) para crear el bloque del filtro. El filtro es implementado como un subsistema de bloque usando Sum, Gain, y Integer Delay de bloques.
Si hacemos doble clic en el bloque de filtro de Simulink, la estructura del filtro se expondrá. Si seguimos la figura veremos que es de primera sección por defecto direct form II filter.
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Modelo - Optimizando a cero ganancias
Modelo - Optimizando para obtener ganancias unidad
Modelo - Optimizando para obtener ganancias negativas
Modelo - Optimizando para obtener
las cadenas de retardo
El casilla de verificación se activa sólo cuando se tiene un sistema DSP licencia caja de herramientas y el filtro puede ser diseñado utilizando un filtro digital bloque. Para obtener más información, consulte la realización asistente de filtro en la documentación Toolbox DSP System.
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1. Establezca el parámetro de para especificar si el filtro generado realiza en muestras o en un marco basado en el procesamiento de la entrada. Dependiendo del tipo de filtro que diseño, una o ambas de las opciones siguientes pueden estar disponibles:
Columnas como canales (marco basado) -
Al seleccionar esta opción, el bloque trata cada columna de la entrada como un canal separado. Elementos como los canales (muestra basada) - Al seleccionar esta opción, el bloque trata a cada elemento de la entrada como un canal separado.
2. Haga clic en el botón
para crear el bloque de filtro. Cuando el casilla de verificación está seleccionada, FDATool implementa el filtro como un bloque de subsistema con Sum , ganancia y retardo bloques.
Si hace doble clic en el bloque de filtro Simulink, la estructura del filtro en la pantalla.
También puede enviar su filtro a un archivo de cabecera C o generar código MATLAB para construir el filtro de la línea de comandos. Para obtener instrucciones detalladas, consulte las siguientes secciones: Es posible que desee incluir información filtro en un programa externo C. Para crear un archivo de cabecera C con variables que contienen datos de los parámetros del filtro, siga este procedimiento: 1. Seleccione cuadro de diálogo.
(Targets > Generate C Header) La Generar Cabecera C
2. Escriba los nombres de las variables que se utilizarán en el archivo de cabecera C. La estructura de filtro en particular determina las variables que se crean en el archivo
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Numerador, Numerador * longitud, denominador * Denominador longitud y el número de secciones (inactivo si el filtro tiene una sola sección) Lattice coeffs, Lattice * longitud coeffs, coeffs Escalera, Escalera * coeffs longitud, número de secciones (inactiva si el filtro tiene una sola sección) Coeffs Lattice, Lattice * coeffs longitud y número de secciones (inactiva si el filtro tiene una sola sección) Numerador, * Numerador longitud y el número de secciones (inactivo si el filtro tiene una sola sección) 1. * Variables
contener el número total de coeficientes de este tipo.
Los nombres de variables no pueden ser palabras reservadas del lenguaje C, como por ejemplo "para".
2. Seleccione utilizar el tipo de datos sugiere o seleccione seleccione el tipo de datos que desee en el menú desplegable.
y
Nota: Si usted no tiene el sistema DSP software Caja de herramientas instalada, la selección de cualquier otro tipo de datos de resultados de doble precisión de punto flotante en un filtro que no coincide exactamente con el que diseñó en el FDATool. Esto es debido al redondeo y truncamiento de diferencias.
3. Haga clic en para guardar el archivo y cerrar el cuadro de diálogo o haga clic en para guardar el archivo, pero deje el cuadro de diálogo abierto para otras definiciones C archivo de cabecera. Puede generar código de MATLAB que construye el filtro diseñado en FDATool desde la línea de comandos. Seleccione (File > Generate MATLAB code) y especifique el nombre del archivo en el cuadro de diálogo Generar código MATLAB. Nota: No se puede generar código de MATLAB (Archivo> Generar código MATLAB Function> Diseño de Filtros) si el filtro se ha diseñado o editado con el editor Pole / Zero.
A continuación se genera código de MATLAB para el filtro de paso bajo de forma predeterminada en FDATool. function Hd = GONZALES %GONZALES Returns a discrete-time filter object. % MATLAB Code % Generated by MATLAB(R) 7.12 and the DSP System Toolbox 8.0. % % Generated on: 27-Sep-2012 04:42:22 % % Equiripple Bandpass filter designed using the FIRPM function. % All frequency values are in Hz. Fs = 2000; % Sampling Frequency Fstop1 = 200;
% First Stopband Frequency
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Fpass1 Fpass2 Fstop2 Dstop1 Dpass Dstop2 dens
= = = = = = =
300; 700; 800; 0.000177827941; 0.0057563991496; 0.000177827941; 16;
% % % % % % %
First Passband Frequency Second Passband Frequency Second Stopband Frequency First Stopband Attenuation Passband Ripple Second Stopband Attenuation Density Factor
% Calculate the order from the parameters using FIRPMORD. [N, Fo, Ao, W] = firpmord([Fstop1 Fpass1 Fpass2 Fstop2]/(Fs/2), [0 1 ... 0], [Dstop1 Dpass Dstop2]); % Calculate the coefficients using the FIRPM function. b = firpm(N, Fo, Ao, W, {dens}); Hd = dfilt.dffir(b); % [EOF]
Puede almacenar filtros diseñados en la sesión actual FDATool en cascada juntos, exportando a FVTool o para recordar más tarde en las sesiones FDATool mismos o futuro. Puede almacenar y acceder a los filtros guardados con y los botones de respectivamente, en el panel de información de filtro actual.
- Muestra el cuadro de diálogo Filtro de la tienda en la que se especifica el nombre del filtro que se utilizará al guardar el filtro en el Administrador de filtros. El nombre predeterminado es el tipo de filtro.
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- Abre el Administrador de filtros.
El filtro actual se muestra debajo del cuadro de lista. Para cambiar el filtro actual, seleccione el filtro deseado. Si selecciona FDATool muestra las especificaciones del filtro seleccionado. Si realiza algún cambio en las especificaciones, el almacenado de filtro se actualiza inmediatamente. Para cascada dos o más filtros, seleccione el filtro que desee y presione . Un nuevo filtro en cascada se añade al Administrador de filtros. Para cambiar el nombre de un filtro almacenado, pulse El cuadro Cambiar nombre de filtro de diálogo. Para quitar un filtro almacenado desde el Administrador de filtros, pulse Para exportar uno o varios filtros a FVTool, resalte el filtro (s) y prensa.
Usted puede guardar su sesión de diseño de filtro como MAT-archivos y volver a la misma sesión en otro momento. Seleccione el botón guardar la sesión como MAT-file. La primera vez que se guarda una sesión, un Guardar filtro Explorador de archivos de diseño se abre y le solicita un nombre de sesión.
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Por ejemplo, guarde esta sesión de diseño como escriba GONZALES en el campo La extensión.
GONZALES.fda en
su directorio de trabajo actual,
Fda se añade automáticamente a todas las sesiones de diseño de
También puede utilizar el comando para guardar una sesión.
filtros que ahorrar.
y
Puede cargar las sesiones existentes en la herramienta Filtro Diseño y análisis seleccionando el botón o Una carga del filtro Explorador de archivos de diseño que se abre le permite seleccionar previamente guardadas sesiones de diseño de filtros.
Finalmente se pudo comprobar el diseño de filtros digitales un proceso rápido y eficaz realizado Software MatLab FDATool el cual fue la ayuda más indispensable en la tarea de comprobar tanto las propiedades de diseño, como el análisis y especificaciones para construir un filtro digital, en este caso se utilizaron nuevos parámetros explicados en el cuerpo del trabajo, otra ayuda muy importante fue la "AYUDA"(FDATool HELP) del programa MatLab donde se muestran ejemplos que ayudaron de sobremanera a la creación de los diseños experimentados.
Un Filtro digital es un sistema digital que filtra determinadas frecuencias digitales. Básicamente, basándose en los coeficientes de respuesta de impulso, un filtro digital puede ser FIR o IIR. Filtro FIR es estable ya que tiene sólo 1 polo en el origen que está dentro del círculo unidad. 26
FDATool nos permite diseñar filtros digitales FIR o IIR filtros mediante el establecimiento de especificaciones de filtro, mediante la importación de filtros desde el espacio de trabajo de MATLAB, o añadiendo, moviendo o eliminando los polos y ceros. Así mismo proporciona herramientas para el análisis de filtros, como respuesta de magnitud y fase cero para mostrar su correspondientes graficas. Con el diseño del filtro y la herramienta de análisis existen maneras en que se puede diseñar filtros que utilizan el diseño del filtro y la herramienta de análisis. Por ejemplo: o o
Una vez diseñado el filtro, se pueden visualizar los coeficientes de filtro y filtro de información detallada, exportar los coeficientes para el espacio de trabajo de MATLAB y Las respuestas de filtro disponibles son las siguientes: o o o o o o o o
Magnitud de respuesta Fase de respuesta Grupo de retraso Fase de retardo Impulso de respuesta Respuesta gradual Cero Pole-parcelas Zero-fase de respuesta
( freqz ) ( phasez ) ( grpdelay ) ( phasedelay ) ( IMPZ ) ( Stepz ) ( Zplane ) ( zerophase )
MATLAB CENTER – www.matworks.com MÉTODOS DE DISEÑO DE FILTROS - FDATool o http://www.mathworks.com/help/signal/ug/overview.html#br179zi-4 o o
Se puede elegir un tipo de respuesta, como de paso de banda, y luego elegir la FIR o IIR disponibles métodos de diseño de filtros. Se puede especificar el filtro por su tipo solo, junto con ciertas especificaciones de frecuencia, o el dominio del tiempo, tales como las frecuencias de paso de banda y frecuencias de banda de rechazo. El filtro se diseña entonces se calcula utilizando el método por defecto de diseño del filtro y el orden del filtro.
http://www.mathworks.com/help/signal/examples/introduction-to-the-filter-design-andanalysis-tool-fdatool.html?nocookie=true http://www.mathworks.com/help/dsp/ref/digitalfilterdesign.html
UTILICE FDATOOL CON DSP SYSTEM TOOLBOX SOFTWARE http://www.mathworks.com/help/dsp/ug/use-fdatool-with-dsp-system-toolbox-software.html
MATLAB PARA PROCESADO DE SEÑALES DAVIS PEREZ ING. DE APLICACIONES MATWORKS - MODULOS 1-5 o http://www.youtube.com/watch?v=O5AEAn6tFMM FDA HERRAMIENTA EN BREVE o http://iitkgp.vlab.co.in/?sub=39&brch=125&sim=1148&cnt=2222 o http://iitkgp.vlab.co.in/?sub=39&brch=125&sim=1148&cnt=2
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CÓMO UTILIZAR FDATool PARA HALLAR LOS COEFICIENTES Universidad Simón Bolívar - Ingeniería Electrónica SEÑALES Y SISTEMAS I DIGITAL FILTERS - LAB # 4 c 2011 Bruno Korst-Fagundes R. Chassaing, Digital Signal Processing and Applications with the c6713 and c6416 DSK, Wiley, 2004
FDATOOL TUTORIAL ECE 5580 – DSP IMPLEMENTATION Created on: 02/04/09 MATLAB CENTER – FILE EXCHANGE http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/index?utf8=%E2%9C%93&term=d iscrete+signal+type%3A%22function%22
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