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Filtres à fréquences d’échantillonnage multiples et multi-étages

Décimation, interpolation, conversion de fréquence d’échantillonnage et bancs de filtres

Les filtres à fréquences d’échantillonnage multiples sont des filtres numériques qui modifient la fréquence d’échantillonnage d’un signal numérique sans introduire d’aliasing ni d’image dans le signal à fréquence convertie. Ces filtres se classent en plusieurs catégories : les filtres de décimation réduisent la fréquence d’échantillonnage, les filtres d’interpolation l’augmentent et les filtres de conversion de fréquence d’échantillonnage combinent les deux. Pour plus d’informations sur ces opérations de conversion de fréquence d’échantillonnage et leurs effets sur le signal dans les domaines temporel et fréquentiel, veuillez consulter Overview of Multirate Filters. DSP System Toolbox™ comprend des System objects MATLAB® et des blocs Simulink® qui permettent d’implémenter des filtres de décimation, d’interpolation et de conversion de fréquence d’échantillonnage. Des technologies de filtrage avancées telles que les canaliseurs, les synthétiseurs de canaux, les bancs de filtres demi-bande à deux canaux et les bancs de filtres multi-niveaux sont basées sur ces filtres.

Vous pouvez implémenter un filtre à fréquences d’échantillonnage multiples doté d’un facteur élevé de conversion de fréquence d’échantillonnage sur plusieurs étages au lieu d’un seul pour plus d’efficacité. Lorsque le design est long (avec un grand nombre de coefficients) et coûteux (avec un grand nombre de multiplications et d’additions par échantillon en entrée), l’approche multi-étages assure une plus grande efficacité d’implémentation que celle à un seul étage. Pour plus de précisions, veuillez consulter Overview of Multistage Filters.

Les fonctions designMultistageDecimator et designMultistageInterpolator de DSP System Toolbox déterminent automatiquement la configuration optimale du filtre, notamment le nombre d’étages et le facteur de conversion de fréquence d’échantillonnage de chaque étage. La configuration optimale est celle qui nécessite un effort de calcul moindre. Vous pouvez mesurer le coût de l’implémentation avec la fonction cost. Vous trouverez un exemple dans Multistage Rate Conversion.

Objets

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dsp.FarrowRateConverterPolynomial sample rate converter with arbitrary conversion factor
dsp.FIRDecimatorPerform polyphase FIR decimation
dsp.FIRHalfbandDecimatorHalfband decimator
dsp.FIRHalfbandInterpolatorHalfband interpolator
dsp.FIRInterpolatorPerform polyphase FIR interpolation
dsp.FIRRateConverterPerform polyphase FIR sample rate conversion
dsp.IIRHalfbandDecimatorDecimate by factor of two using polyphase IIR
dsp.IIRHalfbandInterpolatorInterpolate by a factor of two using polyphase IIR
dsp.ParallelFilterCreate parallel sum filter structure (depuis R2023b)
dsp.ComplexBandpassDecimatorExtract a frequency subband using a one-sided (complex) bandpass decimator
dsp.DigitalDownConverterTranslate digital signal from intermediate frequency (IF) band to baseband and decimate it
dsp.DigitalUpConverterInterpolate digital signal and translate it from baseband to IF band
dsp.FilterCascadeCreate cascade of filter System objects
dsp.SampleRateConverterMultistage sample rate converter
dsp.CICCompensationDecimatorCompensate for CIC decimation filter using FIR decimator
dsp.CICCompensationInterpolatorCompensate for CIC interpolation filter using FIR interpolator
dsp.CICDecimatorDecimate signal using cascaded integrator-comb (CIC) filter
dsp.CICInterpolatorInterpolate signal using cascaded integrator-comb filter
dsp.ChannelizerPolyphase FFT analysis filter bank
dsp.ChannelSynthesizerPolyphase FFT synthesis filter bank
dsp.DyadicAnalysisFilterBankDyadic analysis filter bank
dsp.DyadicSynthesisFilterBankReconstruct signals from subbands
dsp.SubbandAnalysisFilterDecompose signal into high-frequency and low-frequency subbands
dsp.SubbandSynthesisFilterReconstruct signal from high-frequency and low-frequency subbands

Fonctions

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coeffsReturns the filter System object coefficients in a structure
costEstimate cost of implementing filter System object
freqzFrequency response of discrete-time filter System object
fvtoolVisualize frequency response of DSP filters
infoInformation about filter System object
measureMeasure frequency response characteristics of filter System object
outputDelayDetermine output delay of single-rate or multirate filter (depuis R2022a)
polyphasePolyphase decomposition of multirate filter
cascadeCascade of filter system objects
parallelCreate parallel sum filter structure
designMultirateFIRDesign and implement antialiasing and anti-imaging lowpass FIR filter
designMultistageDecimatorMultistage decimator design
designMultistageInterpolatorMultistage interpolator design
fdesign.decimatorDecimator filter specification object
fdesign.interpolatorInterpolator filter specification
fdesign.rsrcRational-factor sample-rate converter specification

Blocs

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Farrow Rate ConverterPolynomial sample-rate converter with arbitrary conversion factor
FIR DecimationPerform polyphase FIR decimation
FIR Halfband DecimatorDecimate signal using polyphase FIR halfband filter
FIR Halfband InterpolatorInterpolate signal using polyphase FIR half band filter
FIR InterpolationPerform polyphase FIR interpolation
FIR Rate ConversionPerform polyphase FIR sample rate conversion
IIR Halfband DecimatorDecimate signal using polyphase IIR halfband filter
IIR Halfband InterpolatorInterpolate signal using polyphase IIR halfband filter
Variable FIR DecimationPolyphase FIR decimation with tunable decimation factor (depuis R2023a)
Variable FIR InterpolationPolyphase FIR interpolation with tunable interpolation factor (depuis R2023a)
Complex Bandpass DecimatorExtract a frequency subband using a one-sided (complex) bandpass decimator
Digital Down-ConverterTranslate digital signal from intermediate frequency (IF) band to baseband and decimate it
Digital Up-ConverterInterpolate and translate digital signal from baseband to intermediate frequency (IF) band
Sample-Rate ConverterMultistage sample-rate conversion
CIC Compensation DecimatorCompensate for CIC filter using FIR decimator
CIC Compensation InterpolatorCompensate for CIC filter using FIR interpolator
CIC DecimationDecimate signal using cascaded integrator-comb filter
CIC InterpolationInterpolate signal using cascaded integrator-comb filter
ChannelizerPolyphase FFT analysis filter bank
Channel SynthesizerPolyphase FFT synthesis filter bank
Dyadic Analysis Filter BankDecompose signals into subbands with smaller bandwidths and slower sample rates or compute discrete wavelet transform (DWT)
Dyadic Synthesis Filter BankReconstruct signals from subbands with smaller bandwidths and slower sample rates or compute inverse discrete wavelet transform (IDWT)
Two-Channel Analysis Subband FilterDecompose signal into high-frequency and low-frequency subbands
Two-Channel Synthesis Subband FilterReconstruct signal from high-frequency and low-frequency subbands

Rubriques

Fréquence d’échantillonnage et d’image dans les modèles à fréquences d’échantillonnage multiples

Filtres à fréquences d’échantillonnage multiples

Filtres multi-étages

Bancs de filtres

Dataflow

Retard et latence