fdesign을 사용하여 필터 설계하기

다음 두 단계를 사용하여 단순 필터를 설계합니다.

필터 사양 객체를 생성합니다.
필터를 설계합니다.

예 1. 두 단계로 필터 설계하기

대역통과 필터를 설계한다고 가정하겠습니다. 일반적으로 대역통과 필터는 다음 그림에 표시된 것처럼 정의됩니다.

이 예제에서는 샘플링 주파수 Fs = 48kHz가 사용되었습니다. 이 대역통과 필터는 다음과 같은 사양을 가집니다. 여기에서는 MATLAB^® 코드를 사용하여 사양이 지정되었습니다.

A_stop1 = 60;		% Attenuation in the first stopband = 60 dB
F_stop1 = 8400;		% Edge of the stopband = 8400 Hz
F_pass1 = 10800;	% Edge of the passband = 10800 Hz
F_pass2 = 15600;	% Closing edge of the passband = 15600 Hz
F_stop2 = 18000;	% Edge of the second stopband = 18000 Hz
A_stop2 = 60;		% Attenuation in the second stopband = 60 dB
A_pass = 1;		% Amount of ripple allowed in the passband = 1 dB

다음 두 단계에서, 이러한 사양은 파라미터로 fdesign.bandpass 메서드에 전달됩니다.

1단계

필터 사양 객체를 생성하기 위해 MATLAB 프롬프트에서 다음 코드를 실행합니다.

d = fdesign.bandpass

이제, 디폴트 Specification에 해당하는 필터 사양, 즉 fst1, fp1, fp2, fst2, ast1, ap, ast2를 전달합니다. 이 예제에서는 fs를 최종 입력 인수로 추가하여 샘플링 주파수를 48kHz로 지정합니다.

>> BandPassSpecObj = ...
   fdesign.bandpass('Fst1,Fp1,Fp2,Fst2,Ast1,Ap,Ast2', ...
		F_stop1, F_pass1, F_pass2, F_stop2, A_stop1, A_pass, ...
		A_stop2, 48000)

참고

필터의 차수는 지정되어 있지 않습니다. 따라서 사양을 충족하기 위해 알고리즘 설계에 자유도가 허용됩니다. 이 설계는 최소 차수 설계가 됩니다.

값을 지정하지 않을 경우 사양 파라미터(예: Fstop1)는 모두 디폴트 값으로 지정됩니다. 필터 사양 객체가 생성된 후에 사양 파라미터의 값을 변경할 수 있습니다. 예를 들어, 두 개의 값 Fpass2 및 Fstop2를 변경해야 할 경우, set 명령을 사용합니다. 이 명령은 객체를 먼저 받은 다음 파라미터 값 쌍을 받습니다. MATLAB 프롬프트에서 다음 코드를 실행합니다.

>> set(BandPassSpecObj, 'Fpass2', 15800, 'Fstop2', 18400)

BandPassSpecObj는 필터 유형을 비롯하여 필요한 모든 설계 파라미터를 포함하는 새 필터 사양 객체입니다.

struct 배열의 요소인 것처럼 필터 사양 객체의 파라미터 값에 액세스하여 값을 변경할 수도 있습니다.

>> BandPassSpecObj.Fpass2=15800;

2단계

design 명령을 사용하여 필터를 설계합니다. designmethods 함수를 호출하여 사양 객체에 사용할 수 있는 설계 방법에 액세스할 수 있습니다. 예를 들어, 이 경우 다음 명령을 실행할 수 있습니다.

>> designmethods(BandPassSpecObj)


Design Methods for class 
fdesign.bandpass (Fst1,Fp1,Fp2,Fst2,Ast1,Ap,Ast2):


butter
cheby1
cheby2
ellip
equiripple
kaiserwin

특정 설계 방법을 사용하기로 선택한 후에는 MATLAB 프롬프트에서 다음을 실행할 수 있습니다(이 예제에서는 'equiripple'을 선택한 것으로 가정함).

>> BandPassFilt = design(BandPassSpecObj, 'equiripple')
 
BandPassFilt =
 
     FilterStructure: 'Direct-Form FIR'
          Arithmetic: 'double'         
           Numerator: [1x44 double]    
    PersistentMemory: false

DSP System Toolbox™가 설치되어 있는 경우에는 필터 System object™를 사용하여 필터를 설계할 수도 있습니다. 동일한 사양 객체 BandPassSpecObj를 사용하여 필터 System object를 생성하려면 다음 명령을 실행하면 됩니다.

>> designmethods(BandPassSpecObj,...
'SystemObject',true)


Design Methods that support System objects for class
fdesign.bandpass (Fst1,Fp1,Fp2,Fst2,Ast1,Ap,Ast2):


butter
cheby1
cheby2
ellip
equiripple
kaiserwin 


>> BandPassFiltSysObj = design(BandPassSpecObj,...
'equiripple','SystemObject',true)


  System: dsp.FIRFilter 

  Properties:
               Structure: 'Direct form'
         NumeratorSource: 'Property'   
               Numerator: [1x44 double]
       InitialConditions: 0            
    FrameBasedProcessing: true         
                                       
  Show fixed-point properties

필터 System object에 사용 가능한 설계 방법과 설계 옵션이 필터 객체에 사용 가능한 설계 방법 및 설계 옵션과 반드시 같지는 않습니다.

참고

설계 방법을 지정하지 않으면 디폴트 방법이 사용됩니다. 예를 들어, 다음 명령을 실행할 수 있습니다.

>> BandPassFilt = design(BandPassSpecObj)
 
BandPassFilt =
 
     FilterStructure: 'Direct-Form FIR'
          Arithmetic: 'double'         
           Numerator: [1x44 double]    
    PersistentMemory: false

그러면 설계 방법이 자동으로 선택됩니다.