High-Pass Filter

MATLAB을 사용해 high-pass filter 설계하기

High-pass filter는 차단 주파수보다 낮은 신호(저지대역)를 감쇠시키고 차단 주파수보다 높은 신호(통과대역)를 허용합니다. 감쇠량은 필터의 설계에 따라 달라집니다.

High-pass filter는 종종 저주파수 잡음을 제거하고, 오디오 신호에서 허밍 사운드를 제거하고, 사운드 시스템에서 고주파수 신호를 적절한 스피커로 전송하고, 시계열 데이터에서 저주파수 추세를 제거함으로써 고주파수 추세를 강조하는 데 사용됩니다.

음악 신호의 high-pass filtering.

음악 신호의 high-pass filtering.

MATLAB®을 사용하면 널리 사용되는 high-pass filter 방법인 FIR(유한 임펄스 응답) 및 IIR(무한 임펄스 응답) 기반 필터를 설계할 수 있습니다.

FIR 필터는 본질적으로 안정적이기 때문에 아주 선호도가 높습니다. FIR 필터는 파형을 유지하면서 필터링된 신호에 지연을 일으키는 선형 위상을 갖도록 설계할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 FIR 필터는 긴 과도 응답을 가질 수 있으며 일부 응용 분야에서는 계산량이 많을 수 있습니다. FIR 필터는 오디오, 생물의학, 레이더 및 파형이 유용한 정보를 제공하는 기타 응용 분야에 유용합니다. 흔히 사용되는 저역통과 FIR 기반 필터의 설계 방식에는 카이저 윈도우최소제곱등리플등이 있습니다. 

MATLAB의 고역통과 카이저 FIR 필터의 설계 사양 및 응답 변수.

MATLAB의 고역통과 카이저 FIR 필터의 설계 사양 및 응답 변수.

IRR 필터는 계산 리소스가 충분치 않은 경우에 유용합니다. 그러나 안정적이고 인과적인 IIR 필터는 완벽한 선형 위상을 갖지 않습니다. IIR 필터는 오디오 이퀄라이제이션, 생물의학 센서 신호 처리, IoT/IIoT 스마트 센서, 고속 전기통신/RF 응용 분야에 널리 사용됩니다. IIR 기반 필터의 설계 방법에는 버터워스, 체비쇼프 (유형 I 및 유형 II), 타원 등이 있습니다.

MATLAB의 고역통과 버터워스 FIR 필터의 설계 사양 및 응답 변수.

MATLAB의 고역통과 버터워스 FIR 필터의 설계 사양 및 응답 변수.

Signal Processing Toolbox™의 highpass 함수는 신호를 빠르게 필터링하기에 아주 유용합니다. 필터 유형, 필터 차수, 감쇠 등의 파라미터에 대한 자세한 제어가 필요할 때는 designfilt 및 기타 알고리즘 특정(butter, fir1) 함수를 사용할 수 있습니다. 필터 설계에 대한 더 자세한 정보는 Signal Processing Toolbox™ 를 참조하십시오.

참조: MATLAB의 신호 처리 알고리즘을 위한 GPU, 소프트웨어 정의 무선 통신, DSP System Toolbox, 저역통과 필터, 필터 설계, 양자화