DSP System Toolbox

Méthodes de conception de filtres adaptatifs, multicadence et spécialisés

DSP System Toolbox propose de nombreuses méthodes de conception et de l’implémentation de filtres numériques. Il est possible de concevoir des filtres passe-bas, passe-haut, passe-bande, coupe-bande et autres types de réponses, puis de les réaliser en utilisant des structures de filtres (FIR en forme directe, FIR avec ajout-chevauchement, forme directe II avec sections du second ordre, passe-tout cascade, treillis).

Vous pouvez concevoir des filtres à l'aide de fonctions MATLAB, d'applications ou de blocs Simulink.

DSP System Toolbox prend en charge de nombreuses méthodes de conception, y compris :

  • filtres FIR avancés à ondulations égales (filtres d’ordre minimal, à ondulations contraintes ou à phase minimale, par exemple)
  • filtres FIR et IIR de Nyquist ou demi-bande, qui fournissent des systèmes à phase linéaire, à phase minimale ou à phase quasi-linéaire (IIR), ainsi que des méthodes à ondulations égales, à atténuation en pente ou à fenêtre.
  • systèmes optimisés à plusieurs étages permettant d’optimiser le nombre d’étages en cascade afin de minimiser le niveau de complexité du calcul
  • filtres à retard fractionnaire, avec mise en œuvre à l’aide de structures de Farrow adaptées aux applications de filtrage réglable
  • filtres IIR passe-tout avec retard de groupe arbitraire, permettant de compenser les retards de groupe d’autres filtres IIR afin d’obtenir une réponse passe-bande linéaire approximée.
  • filtres IIR numériques en treillis pour une implémentation en virgule fixe robuste
  • filtres FIR et IIR d’amplitude et de phase arbitraires permettant de concevoir n’importe quelle spécification de filtre
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.
Modèles de filtres spécialisés dans MATLAB représentant : un filtre adaptatif LMS appliqué à un signal musical bruité (en haut à gauche), un modèle de filtre d’amplitude arbitraire (en haut à droite), des réponses de filtre FIR à forme directe pour des données de type virgule fixe (en bas à gauche), un modèle de filtre à octaves (en bas à droite)

Filtres adaptatifs

DSP System Toolbox propose plusieurs techniques de conception de filtres adaptatifs, à savoir les algorithmes : LMS, RLS, de projection affine, transversaux rapides, fréquentiels, en treillis. DSP System Toolbox contient également des algorithmes permettant d’analyser les filtres, avec notamment le suivi des coefficients, des courbes d’apprentissage et de convergence.

Filtres multicadences

DSP System Toolbox fournit des fonctions de conception et de mise en œuvre de filtres multicadences (interpolateurs polyphasés, décimateurs, convertisseurs d’échantillonnage, filtres et compensateurs CIC), et permet la prise en charge de méthodes de conception à plusieurs étages. DSP System Toolbox propose également des fonctions d’analyse spécifiques permettant d’estimer la complexité de calcul des filtres multicadences.

Interactive design of a lowpass filter in the Filterbuilder tool and visualization of magnitude response.
Modèle interactif d’un filtre passe-bas dans Filterbuilder (à gauche) et affichage de la réponse en amplitude (à droite)

Filtres spécialisés pour les applications de traitement du signal

DSP System Toolbox permet de concevoir et d’implémenter des filtres numériques spécialisés, dont :

  • les filtres de pondération audio, les filtres à octaves et les filtres égalisateurs pour les applications audio, de traitement de la voix et acoustiques
  • les filtres de mise en forme de l’impulsion, les filtres à pic/encoche et les filtres multicadences pour les systèmes de communications
  • les filtres de Kalman pour les systèmes aérospatiaux et les systèmes de navigation

Utilisation de filtres dans les modèles Simulink System

Les filtres numériques conçus dans DSP System Toolbox peuvent également être utilisés dans des modèles de niveau système dans Simulink. Les fonctions MATLAB et les System objects permettent de générer des modèles Simulink exacts au bit près à partir des conceptions de filtre MATLAB. Il est également possible d’utiliser les bibliothèques de blocs de conception de filtres dans DSP System Toolbox pour concevoir, simuler et implémenter des filtres directement dans Simulink.

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