セミナ特製EXCELB-1 高次IIRフィルタ(BPF)の設計と検証

セミナ用コンテンツです

 A-1〜4ではLPF/HPFを設計しましたが、ここでは
BPF/BRFを設計します(LPF/HPFとは別のEXCELを使います)。

 iir_bpf_brf.xlsxを開きましょう(CQエレクトロニクスセミナで配布)。READMEシートにパラメータがあります(下図)。
 デフォルトではフィルタタイプが0でバタワース型、バンドタイプが0で
BPF、カットオフ1, 2は1000, 4000Hz、次数(N)はになります。ひとまずこれらパラメータで設計してみましょう。


■IIR係数導出は「アナログ基準LPF」から

 このEXCELではVBAは使わずに、各シートを使って徐々にIIRフィルタの係数を導出していきます。隣のシート、basic_filterを見てみましょう。これはアナログ基準LPFを設計するシートです(*2)。

(*2)アナログ基準LPFに関してはここ参照。

 4, 5行目でバタワース型、9〜12行目でチェビシェフ型を設計していますが、READMEシートで
バタワース型を指定しているため、4、5行目を16, 17行目に持ってきます(チェビシェフ型はグレーアウトされている)。


 次のCO_BFシートでアナログ基準LPFの係数を整理します。これらはラプラス変換の式で表される伝達関数の係数です。


 隣のFRES_BFシートではアナログ基準LPFの周波数特性を計算します。下図のようにCO_BFシートから係数を持ってきます。


周波数特性の確認(アナログ基準LPF

 同シートの右の方に周波数特性があります。下図は振幅特性で、0.1592Hz(すなわち角周波数 1.0 rad/s)でゲインが -3.0dB になっており、この図A-1(a)と合っていることを確認します。


■プリワーピング

 次のシートfreq_transでは最初(A4セル)でプリワーピング(*3)を行います。

(*3)周波数をあらかじめずらす手段。ここ参照。


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