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butter
버터워스 필터 설계
구문
설명
[
은 b,a
] = butter(n
,Wn
,ftype
)ftype
의 값과 Wn
의 요소 개수에 따라 저역통과, 고역통과, 대역통과 또는 대역저지 디지털 버터워스 필터를 설계합니다. 결과로 생성되는 대역통과 및 대역저지 필터 설계는 차수가 2n
입니다.
참고
전달 함수의 차수가 4 정도로 낮은 IIR 필터를 설계하는 경우 수치적 불안정성이 발생할 수 있습니다. 전달 함수를 구성하는 데 영향을 미치는 수치적 문제에 대한 자세한 내용은 전달 함수 및 CTF 항목을 참조하십시오.
[
는 디지털 버터워스 필터를 설계하고 이 필터의 영점, 극점, 이득을 반환합니다. 이 구문은 위에 열거한 구문에 있는 어떤 입력 인수도 포함할 수 있습니다.z,p,k
] = butter(___)
[___] = butter(___,"s")
는 위에 열거된 구문의 입력 인수 또는 출력 인수를 사용하여 아날로그 버터워스 필터를 설계합니다.
[
는 2차 종속 연결 전달 함수(CTF)를 사용하여 저역통과 디지털 버터워스 필터를 설계합니다. 이 함수는 필터 전달 함수의 분모 다항식 계수와 분자 다항식 계수를 나열하는 행렬을 반환하며, 이는 필터 섹션의 종속 연결로 표현됩니다. 이 방식은 단일 섹션형 전달 함수에 비해 수치적 안정성이 향상된 IIR 필터를 생성합니다. (R2024b 이후)B,A
] = butter(n
,Wn
,"ctf")
[___,
는 시스템의 전체 이득도 반환합니다. gS
] = butter(___)gS
를 반환하려면 "ctf"
를 지정해야 합니다. (R2024b 이후)
예제
입력 인수
출력 인수
세부 정보
알고리즘
버터워스 필터의 크기 응답은 통과대역이 최대로 평탄하고 전체적으로 단조적(Monotonic)입니다. 이렇게 매끄러운 대신 롤오프 가파름은 낮습니다. 일반적으로 타원 필터와 체비쇼프 필터는 지정된 필터 차수에 대해 더욱 가파른 롤오프를 제공합니다.
butter
는 다음 5단계의 알고리즘을 사용합니다.
함수
buttap
를 사용하여 저역통과 아날로그 프로토타입 극점, 영점, 이득을 구합니다.극점, 영점, 이득을 상태공간 형식으로 변환합니다.
필요한 경우, 상태공간 변환을 사용하여 원하는 주파수 제약 조건을 갖는 대역통과 필터, 고역통과 필터 또는 대역저지 필터로 저역통과 필터를 변환합니다.
디지털 필터 설계의 경우,
bilinear
를 사용하여 주파수 사전 워핑을 사용한 쌍선형 변환을 통해 아날로그 필터를 디지털 필터로 변환합니다. 주파수를 세심하게 조정하여 아날로그 필터와 디지털 필터가Wn
또는w1
과w2
에서 동일한 주파수 응답 크기를 갖도록 할 수 있습니다.필요한 경우, 상태공간 필터를 다시 전달 함수나 영점-극점-이득 형식으로 변환합니다.
참고 문헌
[1] Lyons, Richard G. Understanding Digital Signal Processing. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 2004.