fvtool

DSP フィルターの周波数応答の可視化

構文

fvtool(sysobj)

fvtool(sysobj,options)

fvtool(____,Name,Value)

説明

fvtool(sysobj) は、フィルター System object™ の振幅応答を表示します。

fvtool(sysobj,options) は、オプションで指定された応答を表示します。

たとえば、FIR フィルター System object のインパルス応答を可視化するには、options を 'impulse' に設定します。

Fs = 96e3; filtSpecs = fdesign.lowpass(20e3,22.05e3,1,80,Fs);
    firlp2 = design(filtSpecs,'equiripple','SystemObject',true);
fvtool(firlp2,'impulse');

fvtool(____,Name,Value) は、指定の各プロパティが指定の値に設定されたフィルターの応答を可視化します。

その他の入力オプションについては、Signal Processing Toolbox™ の FVTool を参照してください。

例

ハーフバンド間引きフィルターのインパルス応答と周波数応答

44.1 kHz でサンプリングされるデータに対する、2 つのローパス ハーフバンド間引きフィルターを作成します。最初のフィルターの設計法が "Equiripple" に設定され、2 番目のフィルターが "Kaiser" に設定されます。

出力データ レートは入力サンプル レートの 1/2、つまり 22.05 kHz です。フィルター次数を 52 に設定し、4.1 kHz の遷移幅を指定します。

Fs = 44.1e3; 
filterspec = "Filter order and transition width";
Order = 52;
TW = 4.1e3; 
firhalfbanddecimEqui = dsp.FIRHalfbandDecimator(...
    Specification=filterspec,...
    FilterOrder=Order,...
    TransitionWidth=TW,...
    DesignMethod="Equiripple",...
    SampleRate=Fs);
firhalfbanddecimKaiser = dsp.FIRHalfbandDecimator(...
    Specification=filterspec,...
    FilterOrder=Order,...
    TransitionWidth=TW,...
    DesignMethod="Kaiser",...
    SampleRate=Fs);

両方のフィルターのインパルス応答をプロットします。ゼロ次係数は、26 サンプル分遅延されます。これは、フィルターの群遅延と等価です。これにより、因果性ハーフバンド フィルターになります。

hfvt = fvtool(firhalfbanddecimEqui,firhalfbanddecimKaiser,...
    Analysis="impulse");
legend(hfvt,{'Equiripple','Kaiser'})

その振幅応答と位相応答を表示します。

フィルター仕様が厳しい場合 (フィルター次数が非常に高く、遷移幅が非常に狭い場合など)、"Kaiser" 法を使用して設計したフィルターはより効果的に収束します。

hvftMag = fvtool(firhalfbanddecimEqui,firhalfbanddecimKaiser,...
    Analysis="Magnitude");
legend(hvftMag,{'Equiripple','Kaiser'})

hvftPhase = fvtool(firhalfbanddecimEqui,firhalfbanddecimKaiser,...
    Analysis="Phase");
legend(hvftPhase,{'Equiripple','Kaiser'})

FIR および IIR ローパス フィルターのインパルス応答と周波数応答

44.1 kHz でサンプリングされるデータに対する、最小次数の FIR ローパス フィルターを作成します。8 kHz の通過帯域周波数、12 kHz の阻止帯域周波数、0.1 dB の通過帯域リップル、80 dB の阻止帯域の減衰量を指定します。

Fs = 44.1e3; 
filtertype = 'FIR';
Fpass = 8e3;
Fstop = 12e3; 
Rp = 0.1;
Astop = 80;
FIRLPF = dsp.LowpassFilter('SampleRate',Fs, ...
                             'FilterType',filtertype, ...
                             'PassbandFrequency',Fpass, ...
                             'StopbandFrequency',Fstop, ...
                             'PassbandRipple',Rp, ...
                             'StopbandAttenuation',Astop);

FIR ローパス フィルターと同じプロパティを設定した、最小次数の IIR ローパス フィルター設計します。複製したフィルターの FilterType プロパティを IIR に変更します。

IIRLPF = clone(FIRLPF);
IIRLPF.FilterType = 'IIR';

FIR ローパス フィルターのインパルス応答をプロットします。ゼロ次係数は、19 サンプル分遅延されます。これは、フィルターの群遅延と等価です。FIR ローパス フィルターは因果性 FIR フィルターです。

fvtool(FIRLPF,'Analysis','impulse')

IIR ローパス フィルターのインパルス応答をプロットします。

fvtool(IIRLPF,'Analysis','impulse')

FIR ローパス フィルターの振幅および位相応答をプロットします。

fvtool(FIRLPF,'Analysis','freq')

IIR ローパス フィルターの振幅および位相応答をプロットします。

fvtool(IIRLPF,'Analysis','freq')

FIR ローパス フィルターの実装コストを計算します。

cost(FIRLPF)

ans = struct with fields:
                  NumCoefficients: 39
                        NumStates: 38
    MultiplicationsPerInputSample: 39
          AdditionsPerInputSample: 38

IIR ローパス フィルターの実装コストを計算します。IIR フィルターのほうが FIR フィルターよりも効率的な実装になります。

cost(IIRLPF)

ans = struct with fields:
                  NumCoefficients: 18
                        NumStates: 14
    MultiplicationsPerInputSample: 18
          AdditionsPerInputSample: 14

FIR ローパス フィルターの群遅延を計算します。

grpdelay(FIRLPF)

IIR ローパス フィルターの群遅延を計算します。FIR フィルターの群遅延は一定 (線形位相) である一方、IIR の群遅延は一定ではありません。

grpdelay(IIRLPF)

入力引数

sysobj — 入力フィルター

フィルター System object

入力フィルター。次のいずれかのフィルター System object として指定します。

• dsp.AllpassFilter

• dsp.AllpoleFilter

• dsp.BiquadFilter

• dsp.CICCompensationDecimator

• dsp.CICCompensationInterpolator

• dsp.CICDecimator

• dsp.CICInterpolator

• dsp.Differentiator

• dsp.FarrowRateConverter

• dsp.FilterCascade

• dsp.FIRDecimator

• dsp.FIRFilter

• dsp.FIRHalfbandDecimator

• dsp.FIRHalfbandInterpolator

• dsp.FIRInterpolator

• dsp.FIRRateConverter

• dsp.FourthOrderSectionFilter

• dsp.HighpassFilter

• dsp.IIRFilter

• dsp.IIRHalfbandDecimator

• dsp.IIRHalfbandInterpolator

• dsp.LowpassFilter

• dsp.NotchPeakFilter

• dsp.SOSFilter

• dsp.VariableBandwidthFIRFilter

• dsp.VariableBandwidthIIRFilter

例: firFilt = dsp.FIRFilter('Numerator', fir1(130, 2000/(8000/2))); fvtool(firFilt)

options — フィルター解析オプション

'magnitude' (既定値) | 'phase' | 'freq' | 'grpdelay' | 'phasedelay' | 'impulse' | 'step' | 'polezero' | 'coefficients' | 'info' | 'magestimate' | 'noisepower'

フィルター解析オプション。次のいずれかとして指定します。

• 'magnitude' –– 振幅応答

• 'phase' –– 位相応答

• 'freq' –– 周波数応答

• 'grpdelay' –– 群遅延

• 'phasedelay' –– 位相遅延

• 'impulse' –– インパルス応答

• 'step' –– ステップ応答

• 'polezero' –– 極/零点プロット

• 'coefficients' –– 係数ベクトル

• 'info' –– フィルター情報

• 'magestimate' –– 振幅応答推定

• 'noisepower' –– ノイズ パワー スペクトルの丸め誤差

例: fvtool(firFilt,'freq')

名前と値の引数

オプションの引数のペアを Name1=Value1,...,NameN=ValueN として指定します。ここで、Name は引数名で、Value は対応する値です。名前と値の引数は他の引数の後に指定しなければなりませんが、ペアの順序は重要ではありません。

R2021a より前は、名前と値をそれぞれコンマを使って区切り、Name を引用符で囲みました。

例: firFilt = dsp.FIRFilter('Numerator', fir1(130, 2000/(8000/2))); fvtool(firFilt,'Arithmetic','single')

Fs — サンプリング レート

スカラー

サンプリング レート。スカラーとして指定します。この値により、fvtool がチャネライザーのフィルターの周波数応答を表示するナイキスト区間 [-Fs/2 Fs/2] が決まります。

データ型: single | double

Arithmetic — 演算型

'double' (既定値) | 'single' | 'Fixed'

解析で使用する演算を指定します。演算入力が指定されず、フィルター System object がロック解除状態の場合、解析ツールは倍精度フィルターであると仮定します。'Arithmetic' プロパティを 'Fixed' に設定した場合、固定小数点プロパティをもつフィルター System object のみに適用されます。

'Arithmetic' プロパティを 'Fixed' に設定すると、倍精度の参照フィルターと、フィルターの量子化されたバージョンが両方ともツールに表示されます。フィルターの量子化されたバージョンの作成には、次の 2 つを除くすべての解析オプションにおいて、それぞれのフィルター System object の CoefficientsDataType プロパティが使用されます。

• 'magestimate' –– 振幅応答推定

• 'noisepower' –– ノイズ パワー スペクトルの丸め誤差

この 2 つの解析オプションでは、フィルターの量子化されたバージョンを解析する際に、すべて固定小数点の設定が使用されます。

バージョン履歴

R2006a より前に導入

参考

ツール

• FVTool

トピック

• Analysis Methods for Filter System Objects

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