Lowpass Filter (Obsolete)

ローパスフィルターの設計

互換性

メモ

Lowpass Filter (Obsolete) ブロックは Lowpass Filter ブロックに置き換えられました。Lowpass Filter (Obsolete) ブロックの既存のインスタンスは引き続き機能します。新しいモデルでは Lowpass Filter ブロックを使用してください。

ライブラリ

Filtering / Filter Designs

dspfdesign

説明

このブロックは、関数 filterBuilder のフィルター設計機能を Simulink^® 環境に提供します。

パラメーター

フィルター応答の表示

このボタンは、フィルターの可視化ツール (FVTool) を Signal Processing Toolbox™ 製品から開きます。このツールを使用して以下を表示できます。

周波数領域の振幅応答、位相応答および群遅延。
時間領域のインパルス応答とステップ応答。
極-零点情報。

ツールから提供されるフィルター次数、安定性、位相線形性についての情報を元に、フィルターのパフォーマンスを評価することもできます。FVTool の詳細については、Signal Processing Toolbox ドキュメンテーションを参照してください。

フィルター仕様

このグループでは、インパルス応答やフィルターの次数などのフィルター形式を指定できます。

インパルス応答

[FIR] または [IIR] のいずれかをドロップダウンリストから選択します。既定の設定は [FIR] です。インパルス応答を選択すると、フィルターの実装に使用できる設計法と構造が選択に応じて変更されます。

メモ

FIR フィルターの設計法と構造は、IIR フィルターの設計法と構造とは異なります。

次数モード

[最小値] (既定の設定) または [指定] を選択します。[指定] を選択すると、[次数] オプションが有効になり、フィルター次数を入力できます。[インパルス応答] を [IIR] に設定すると、分子と分母に異なる次数を指定できます。分母に異なる次数を指定するには、[分母次数] チェックボックスをオンにしなければなりません。

次数

フィルターの次数を入力します。このオプションは、[次数モード] を [指定] に設定した場合にのみ有効になります。

分母次数

このチェックボックスをオンにして、分母に異なる次数を指定します。このオプションは、[インパルス応答] を [IIR]、[次数モード] を [指定] に設定した場合にのみ有効になります。

フィルタータイプ

[シングルレート]、[間引き]、[内挿] または [サンプルレート変換] を選択します。この選択によって、フィルターのタイプと、フィルターの実装に使用できる設計法と構造が決定されます。既定では、このブロックはシングルレートのフィルターを指定します。

[間引き] または [内挿] を選択すると、それぞれ [間引き係数] オプションまたは [内挿係数] オプションが有効になります。
[サンプルレート変換] を選択すると、両方の数が有効になります。

間引き係数

間引き係数を入力します。このオプションは、[フィルタータイプ] が [間引き] または [サンプルレート変換] に設定されている場合にのみ有効になります。既定値は 2 です。

内挿係数

内挿係数を入力します。このオプションは、[フィルタータイプ] が [内挿] または [サンプルレート変換] に設定されている場合にのみ有効になります。既定値は 2 です。

周波数仕様

このグループのパラメーターを使用すると、フィルターの応答曲線を指定できます。フィルターの仕様を図で表すと、次のようになります。

この図で、F_pass や F_stop などの指定値間の領域は、フィルター応答の制約がない遷移領域を表します。

周波数制約

[次数モード] が [指定] の場合に、ブロックが周波数応答の特性を定義するときに使用するフィルター機能を選択します。一覧には次のオプションが含まれています (フィルター仕様に利用可能な場合)。

Passband and Stopband frequencies — 阻止帯域と通過帯域のエッジの周波数を指定して、フィルターを定義します。
Passband frequency — 通過帯域のエッジを指定してフィルターを定義します。
Stopband frequency — 阻止帯域のエッジを指定してフィルターを定義します。
Hafband power (3dB) frequency — 3 dB ポイントの位置を指定してフィルター応答を定義します。3 dB ポイントは、通過帯域値の下にある 3 dB ポイントに対する周波数です。
Cutoff (6dB) frequency — FIR フィルターについて、6 dB ポイントの位置を指定してフィルター応答を定義します。6 dB ポイントは、通過帯域値の下にある 6 dB ポイントに対する周波数です。

周波数単位

このパラメーターを使用して、周波数設定が正規化されるか、絶対周波数であるかどうかを指定します。[正規化 (0–1)] を選択し、正規化された形式の周波数を入力します。この動作は既定です。絶対値の周波数を入力するには、ドロップダウンリストから、[Hz]、[kHz]、[MHz] または [GHz] のいずれかの周波数単位を選択します。単位オプションのいずれかを選択すると、[入力サンプルレート] パラメーターが有効になります。

入力サンプルレート

[入力サンプルレート] ([周波数単位] で選択した単位で指定) は、フィルター入力のサンプリング周波数を定義します。入力サンプリング周波数を指定すると、仕様内のすべての周波数も選択した単位になります。このパラメーターは、周波数オプションのいずれかを [周波数単位] リストから選択したときに使用可能になります。

通過帯域周波数

通過帯域の末尾の周波数を入力します。[周波数単位] で選択した、正規化周波数単位または絶対単位のどちらかで値を指定します。

阻止帯域周波数

阻止帯域の先頭の周波数を入力します。[周波数単位] で選択した、正規化周波数単位または絶対単位のどちらかで値を指定します。

電力半値 (3 dB) 周波数

[周波数制約] が [電力半値 (3 dB) 周波数] の場合に、3 dB ポイントの周波数を指定します。[周波数単位] で選択した、正規化周波数単位または絶対単位のどちらかで値を指定します。

カットオフ (6 dB) 周波数

[周波数制約] が [カットオフ (6 dB) 周波数] の場合に、6 dB ポイントの周波数を指定します。[周波数単位] で選択した、正規化周波数単位または絶対単位のどちらかで値を指定します。

振幅仕様

このグループのパラメーターでは、通過帯域および阻止帯域のフィルター応答を指定します。

振幅の制約

このオプションは、フィルター設計の次数を指定したときにのみ使用できます。[振幅の制約] パラメーターでは、[周波数制約] パラメーターの設定に応じて次の組み合わせを使用できます。[制約なし]、[通過帯域リップルと阻止帯域の減衰量]。

振幅単位

振幅仕様に定義するパラメーターの単位を指定します。ドロップダウンリストから次のオプションのいずれかを選択します。

[線形] — 振幅を線形単位で指定します。
[dB] — 振幅をデシベル (既定の設定) 単位で指定します。

通過帯域リップル

通過帯域内で許容されるフィルターのリップル量を [振幅単位] で選択した単位 (線形またはデシベル) で入力します。

阻止帯域の減衰量

阻止帯域のフィルターの減衰量を [振幅単位] で選択した単位 (線形またはデシベル) で入力します。

アルゴリズム

このグループのパラメーターを使用すると、フィルターの設計法と構造を指定できます。

設計法

入力した周波数と振幅の指定に使用できる設計法を示します。インパルス応答の変更など、フィルターの仕様を変更すると、フィルターの設計に使用できる方法も変更されます。既定の IIR 設計法は通常は [楕円] で、既定の FIR 設計法は [等リップル] です。

オーバーフローの回数を減らすために SOS フィルター係数をスケーリング

このパラメーターを選択すると、フィルター係数をスケーリングして、フィルターの入力または計算がオーバーフローしてフィルターの表現可能な範囲を超過する確率を削減するように設計に指示が送られます。このオプションをオフにすると、スケーリングは行われません。このパラメーターは、IIR フィルターのみに適用されます。

設計オプション

各設計のオプションは、それぞれの設計法に固有のものです。この節では、すべての設計と設計法に対して利用可能な全オプションを示すわけではありません。さまざまな設計法やフィルター仕様を選択していく中で遭遇するオプションはほかにも数多くあります。以下のオプションは、最も一般的なオプションを表しています。

密度係数

密度係数は、設計法の最適化によって評価されるフィルター応答関数の周波数グリッドの密度を制御します。グリッド内の等間隔の点の数は、[密度係数] に入力する値と (フィルターの次数 + 1) を掛け合わせた値です。

この値を増加すると、理想的な等リップルフィルターをさらに密接に近似するフィルターが作成されますが、フィルターの設計に必要な時間が増加します。16 の既定値は、理想フィルターの正確な近似とフィルターの設計時間との間の妥当な相殺値になります。

位相の制約

フィルターの位相の制約を Linear、Maximum または Minimum として指定します。

最小次数

このパラメーターを選択すると、設計法によって、仕様を満たす最小のフィルター次数が決定され、設計されます。このパラメーターを使用しないフィルターもあります。ドロップダウンリストから [任意]、[偶数] または [奇数] を選択し、設計を任意の最小次数、偶数の最小次数、または奇数の最小次数に設定します。

厳密に一致

ドロップダウンリストから passband、stopband または both を選択したときに、結果のフィルター設計が通過帯域または阻止帯域、あるいは両方の帯域に一致することを指定します。

阻止帯域の整形

阻止帯域の整形では、周波数の増加と共に阻止帯域がどのように変化するかを指定します。次のオプションのいずれかを選択します。

フラット — 阻止帯域が平坦であることを指定します。周波数が増加しても減衰量は変化しません。
線形 — 周波数の増加と共に阻止帯域の減衰量が線形に変化することを指定します。阻止帯域の傾きを変更するには、[阻止帯域の減衰] を設定します。
1/f — 周波数の増加と共に、阻止帯域の減衰量が指数的に変化することを指定します。ここで、f は周波数を表します。減衰のべき乗 (指数) は [阻止帯域の減衰] で指定します。

阻止帯域の減衰

阻止帯域の整形を設定するとき、[阻止帯域の減衰] は、阻止帯域に適用される減衰量を指定します。次の条件は、[阻止帯域の整形] の値に基づいて [阻止帯域の減衰] に適用されます。

[阻止帯域の整形] を Flat に設定した場合、[阻止帯域の減衰] は阻止帯域には影響を及ぼしません。
[阻止帯域の整形] を Linear に設定した場合は、阻止帯域の傾きを dB/rad/s の単位で入力します。ブロックによってその傾きが阻止帯域に適用されます。
[阻止帯域の整形] を 1/f に設定した場合は、関係 (1/f)ⁿ における指数 n の値を入力して阻止帯域の減衰を定義します。ブロックによって (1/f)ⁿ の関係が阻止帯域に適用され、阻止帯域の減衰量が指数的に減少します。

フィルターの実装

構造

選択したフィルター仕様と設計法に対して、このパラメーターはフィルターの実装に使用できるフィルターの構造を示します。既定の設定では、FIR フィルターは直接型構造を使用し、IIR フィルターは SOS をもつ直接型 II フィルターを使用します。

基本要素を使用してフィルターのカスタマイズを有効にする

このチェックボックスをオンにして、フィルターを基本の Simulink ブロックのサブシステムとして実装します。フィルターを高水準のサブシステムとして実装するには、チェックボックスをオフにします。既定の設定では、このチェックボックスはオフです。

高水準での実装により、さまざまなフィルター構造全体での互換性が向上します。特に、基本要素を使って構築したときに代数ループを含むようなフィルターではそれが顕著です。一方、基本要素を使用すると次の最適化パラメーターが有効になります。

0 のゲインを最適化する — 0 のゲインをもつ Gain ブロックを含む連鎖を終了します。
単位ゲインを最適化する — 1 の係数でスケーリングする Gain ブロックを削除します。
遅延連鎖を最適化する — n の単位遅延からなる遅延連鎖を n の単一遅延で置き換えます。
負のゲインを最適化する — Gain ブロックでの負のゲインではなく、Sum ブロックでの減算を使用します。

単位スケール値を最適化する

このチェックボックスをオンにして、SOS フィルターのセクション間での単位ゲインをスケーリングします。このパラメーターは SOS フィルターにのみ使用できます (インパルス応答: IIR)。

入力処理

ブロックで入力を処理する方法を指定します。使用可能なオプションは、[フィルター構造] パラメーターと [基本要素を使用してフィルターのカスタマイズを有効にする] パラメーターの設定に応じて異なる場合があります、これらのパラメーターは、以下のいずれかのオプションに設定することができます。

チャネルとしての列 (フレームベース) — このオプションを選択すると、ブロックは入力の各列を別々のチャネルとして扱います。
チャネルとしての要素 (サンプルベース) — このオプションを選択する場合、ブロックは入力の各要素を別々のチャネルとして扱います。

レートオプション

[フィルタータイプ] パラメーターでマルチレートフィルターを指定する場合、以下のオプションからブロックのレート処理規則を選択します。

シングルレート処理を適用 — このオプションを選択すると、ブロックは入力のサンプルレートを維持します。
マルチレート処理を許可 — このオプションを選択すると、ブロックはサンプル数の増減に合わせて出力レートを調整します。このオプションを選択するには、[入力処理] パラメーターを [チャネルとしての要素 (サンプルベース)] に設定しなければなりません。

係数に対してシンボリック名を使用する

このチェックボックスをオンにすると、MATLAB^® 変数を使用する係数の指定が有効になります。使用可能な係数の名前はフィルター構造によって異なります。シンボリック名を使用すると、生成したコードでフィルター係数を調整できます。既定の設定では、このチェックボックスはオフです。

サポートされているデータ型

端子	サポートされているデータ型
入力	倍精度浮動小数点単精度浮動小数点
出力	倍精度浮動小数点単精度浮動小数点

バージョン履歴

R2006b で導入