DSP System Toolbox

Metodi di progettazione per filtri adattivi, multi-rate e specializzati

DSP System Toolbox fornisce molti metodi per progettare e implementare filtri digitali. È possibile progettare filtri passa-alto, passa-basso, passa-banda ed elimina banda, così come altri tipi di risposta e realizzarli mediante strutture quali FIR Direct Form, FIR Overlap-Add, Direct Form II con sezioni del II ordine, filtri all- pass con sezioni collegate in cascata e filtri con struttura lattice.

I filtri possono essere progettati usando le funzioni di MATLAB, le app o i blocchi di Simulink.

Il system toolbox supporta vari metodi di progettazione, tra cui:

  • filtri FIR equiripple avanzati, che includono progetti a ordine minimo, a ripple vincolato e a fase minima;
  • filtri di Nyquist e filtri FIR e IIR half-band, per progetti a fase lineare, a fase minima e a fase quasi lineare (IIR), nonché metodi equiripple, metodi sloped-stop band e metodi della finestra;
  • progetti in più fasi ottimizzati, che consentono di ottimizzare il numero di fasi in sequenza al fine di ottenere la minore complessità di calcolo possibile;
  • filtri a ritardo frazionario, tra cui l'implementazione usando le strutture di filtro di Farrow adatte ad applicazioni di filtraggio regolabili;
  • filtri IIR all-pass con ritardo di gruppo arbitrario, che consentono di compensare i ritardi di gruppo degli altri filtri IIR al fine di ottenere una risposta pass-band a fase lineare approssimativa;
  • filtri IIR digitali a traliccio per onde, per una solida implementazione a virgola mobile;
  • filtri FIR e IIR ad ampiezza arbitraria e a fase, che consentono di progettare qualsiasi specifica di filtro.
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.
Progetti di filtri specializzati in MATLAB che mostrano il filtro adattivo LMS applicato a un segnale musicale disturbato (in alto a sinistra), progetti di filtro ad ampiezza arbitraria (in alto a destra), risposte di filtro FIR in forma diretta per dati a virgola fissa (in basso a sinsitra) e progetto di filtri di ottave (in basso a destra).

Filtri adattivi

DSP System Toolbox mette a disposizione varie tecniche per la progettazione di filtri adattivi: basati su LMS, basati su RLS, a proiezione affine, trasversale veloce, in frequenza e a traliccio. Il system toolbox include anche algoritmi per l'analisi di tali filtri, tra cui la tracciatura dei coefficienti, le curve di apprendimento e la convergenza.

Filtri multi-rate

DSP System Toolbox fornisce funzioni per la progettazione e l'implementazione di filtri multi-rate, tra cui interpolatori polifase, decimatori, convertitori di frequenza, filtri e compensatori CIC, nonché supporto per metodi di progettazione in più fasi. Il system toolbox fornisce inoltre funzioni di analisi specializzate per stimare la complessità di calcolo dei filtri multi-rate.

Interactive design of a lowpass filter in the Filterbuilder tool and visualization of magnitude response.
Progettazione interattiva di un filtro passa-alto con lo strumento Filterbuilder (a sinistra) e visualizzazione della risposta di ampiezza (a destra).

Filtri specializzati per applicazioni DSP

DSP System Toolbox consente di progettare e implementare filtri digitali specializzati, tra cui:

  • filtri di ponderazione audio, filtri di ottave e filtri per equalizzatori parametrici per applicazioni audio, voce e acustiche;
  • filtri sagomatori, peak/notch e multi-rate per i sistemi di comunicazione;
  • filtri di Kalman per sistemi aerospaziali e di navigazione.

Utilizzo dei filtri nei modelli di sistema Simulink

I filtri digitali progettati in DSP System Toolbox possono essere usati anche nei modelli a livello di sistema in Simulink. Le funzioni e i system object di MATLAB consentono di generare modelli Simulink bit-true partendo da progetti di filtri MATLAB. È inoltre possibile usare le librerie per la progettazione di filtri presenti in DSP System Toolbox per progettare, simulare e implementare i filtri direttamente in Simulink.

Avanti: Elaborazione di segnali frame-based e in streaming

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