perancangan filter bpf
TRANSCRIPT
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
PERANCANGAN FILTER DIGITAL IIR BUTTERWORTH Pengolahan Sinyal Multimedia
TEKNIK TELEKOMUNIKASI dan INFORMASI
JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
2011
ANDI SOFYAH ANNISAA
D411 08 872
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
ABSTRAK
Filter digital adalah suatu piranti yang sangat dibutuhkan oleh sistem-sistem elektronika.
Perancangan tapis digital memiliki beberapa jenis dan salah satunya adalah filter digital
Infinite Impulse Response (IIR). Pada laporan ini akan dirancang sebuah filter digital
Infinite Impuls Response(IIR) Butterworth yakni jenis Band Pass dengan metode
pendekatan bilinier transformation yang kemudian disimulasikan ke dalam perangkat
lunak Matlab.
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
1. TUJUAN
Mahasiswa mampu memahami tahapan perancangan dan merancang salah satu
jenis filter digital IIR Butterworth yang disimulasikan menggunakan Matlab.
2. TEORI DASAR
Filter adalah sebuah system atau jaringan yang secara selesktif merubah
karakteristik (bentuk gelombang frekuensi, fase dan amplitude) dari sebuah sinyal.
Secara umum salah satu tujuan dari pemfilteran adalah untuk meningkatkan
kualitas dari sebuah sinyal misalnya menghilangkan atau mengurangi noise.
Filter digital adalah sebuah implementasi algoritma matematik ke dalam
perangkat keras dan/atau perangkat lunak yang beroperasi pada sebuah input
sinyal digital agar tujuan pemfilteran tercapai.
Seperti yang kita ketahui, berdasarkan frekuensi yang dilewatkan, secara umum
filter terbagi menjadi 4 yakni Low Pass Filter; High Pass Filter; Band Pass Filter; dan
Band Stop Filter. Adapun struktur filter digital dapat dibagi menjadi 2:
1. Berdasarkan hubungan input x(n) dan output y(n):
Recursif
y[n] = F{y[n-1], y[n-2], …, x[n], x[n-1], x[n-2], …}
Non-Recursif
y[n] = F{x[n], x[n-1], x[n-2], x[n-3], …}
2. Berdasarkan panjang deretan h(n):
Infinite Impulse Response (IIR), panjang deretan h(n) tak terbatas.
Contoh : h[n] = (1/2)n u[n]
Finite Impulse Response (FIR), panjang deretan h(n) terbatas
Contoh : h[n] = δ[n] + δ[n-1] + ½ δ[n-2] + δ[n-4]
Filter IIR memiliki tanggapan impuls yang tidak terbatas dimana output filter
merupakan fungsi dari kondisi input sekarang, input sebelumnya dan output di
waktu sebelumnya(kausal) yang lebih dikenal sebagai recursive filter yang
melibatkan proses feedback dan feed forward.
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
Fungsi transfer filter IIR adalah :
dimana :
H(z) merupakan fungsi transfer dari filter IIR
a1,a2, . . . .an merupakan koefisien feedback dari filter IIR
b0,b1,. . . . bn merupakan koefisien feed forward dari filter IIR
Dalam bentuk persamaan beda dinyatakan seperti persamaan:
dimana :
bk merupakan koefisien feed forward
a1 merupakan koefisien feed back
N ditetapkan sebagai orde filter IIR
a1,a2, . . . .an merupakan koefisien feedback dari filter IIR
b0,b1,. . . . bn merupakan koefisien feed forward dari filter IIR
Untuk merealisasikannya ke dalam sebuah program simulasi atau perangkat
keras maka bentuk persamaan diatas dapat disederhanakan ke dalam blok diagram
di bawah ini:
Dalam mendesain suatu filter, ada beberapa teknik pendekatan yang digunakan
yakni:
1. Transformasi Bilinier
2. Transormasi Respoj Impuls
3. Transformasi Matched Z
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
3. PERANCANGAN
Dalam merancang suatu filter, ada beberapa langkah yang harus dilakukan yakni,
langkah pertama diawali dengan penentuan jenis filter yang akan dibuat semisal
band pass. Setelah itu dilanjutkan dengan pemilihan tipe filter berdasarkan
tanggapan impulsnya, semisal IIR. Langkah berikutnya adalah menentukan metode
perancangan yang akan dilakukan misalnya Butterworth dan juga spesifikasi filter
yaitu frekuensi cut-off, lebar pita dan stopband attenuation(redaman)nya. Setelah
selesai mendesain dilanjutkan dengan analisis filter tersebut (tanggapan magnitude
dan fasa).
Pada laporan ini, kita akan merancang sebuah filter digital IIR Butterworth
dengan menggunakan teknik pendekatan transformasi bilinier. Filter digital IIR
didesain dengan teknik yang serupa dengan teknik yang digunakan pada
perancangan tapis analog. Kemudian dirancang tapis digital IIR sebagai pedanan
dari tapis analog, diharapkan karakteristik tapis digital yang dibentuk akan sama
atau mendekati sama dengan tapis analog.
Perancangan filter digital IIR Butterworth terdiri dari beberapa tahap yakni ;
1. Tahap penentuan spesifikasi filter
2. Tahap perhitungan / pencarian nilai – nilai koefisien filter tersebut
3. Tahap penentuan struktur filter.
4. Tahap simulasi pada Matlab
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
1. Tahap penentuan spesifikasi filter
Filter yang akan dirancang dalam penelitian ini adalah filter digital IIR
Butterworth namun belum diketahui frekuensi berapa yang akan dilewatkan. Hal
itu dapat diketahui dari frekuensi gabungan dan frekuensi cut off yang
diinginkan. Pada kasus ini kita diberikan nilai – nilai frekuensi dan redaman yang
diinginkan sebagai berikut:
Tabel.1 Spesifikasi Filter
Frekuensi Gabungan 270 Hz, 480 Hz, 600 Hz, 1090 Hz
f1 290
fL 450
fu 520
f2 580
Frekuensi sampling(fs) 9000
K1 (redaman) -1
K2 (redaman) -30
Dari spesifikasi yang diberikan terlihat bahwa ada 2 frekuensi cut off yakni fL, fu
dan f1 , f2 sehingga diketahui bahwa filter yang ingin dirancang adalah jenis band
filter entah itu band pass atau band stop filter. Dari nilai fL dan f1 dimana nilai fL
lebih besar dari nilai f1 sehingga filter yang akan kami rancang merupakan jenis
band pass filter.
dB
0
-k1
-k2
f1
0.
1
fL f2
0.
1
fu
0.
1
freq
0.1
dB
0
-k1
-k2
fL f1 fu f2 freq
Band Pass Filter Band Stop Filter
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
Adapun besar frekuensi yang akan dilewatkan dapat dianalisa dari frekuensi
gabungan dan frekuensi cut-off nya
Dari frekuensi diatas, dimana f1 dan f2 merupakan frekuensi cut off yang kedua
sehingga frekuensi yang akan dilewatkan berada pada range 270 Hz dan 600 Hz
dari frekuensi gabungan, dan dilihat dari frekuensi cut off pertama yakni 450 Hz
dan 520 Hz sehingga dapat disimpulkan bahwa frekuensi yang dilewatkan
dengan redaman 0 dB adalah frekuensi 480 Hz.
Sehingga secara lengkap spesifikasi filter yang akan kami rancang adalah sebagai
berikut :
Tabel.2 Spesifikasi Filter
Jenis filter Band Pass Filter
Frekuensi Gabungan 270 Hz, 480 Hz, 600 Hz, 1090 Hz
Frekuensi yang dilewatkan 480 Hz
f1 290 Hz
fL 450 Hz
fu 520 Hz
f2 580 Hz
Frekuensi sampling(fs) 9000 Hz
Lebar bidang transisi 160 Hz dan 60 Hz
K1 (redaman) -1 dB
K2 (redaman) -30 dB
Filter yang akan dibuat adalah filter digital sehingga diperlukan spesifikasi digital
Analog to Digital
1090 Hz 600 Hz 480 Hz 270 Hz
f1 290 Hz
Freq. gabungan
fL 450 Hz
fu 520 Hz
f2 580 Hz
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
sehingga
Respons magnitudo filter digital yang dirancang
Digital to Analog
Prewarping T=1
dB
0
-1
-30
0.1 0,064 0.115 0.128 πrad
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
Pada perancangan filter digital ini, untuk memperoleh nilai frekuensi kritis
dapat dilakukan LPF normalisasi dimana nilai akan menggantikan nilai
dan di buat menjadi 1. Dari hasil tersebut diperoleh design equations
backward.
LPF Normalisasi
Ωr = min { |A|,|B|
Dimana
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
Respons magnitudo filter ternormalisasi
Dari perhitungan diatas terdapat dua nilai yakni nilai A dan B, yang mana nilai ini
tergantung dari nilai Ω1, Ω2, Ωu, dan ΩL sehingga untuk memperoleh nilai
diambil nilai terkecil antara A dan B. Sehingga
= min { |A|,|B| } =
Selanjutnya dilakukan penentuan orde yang dapat diketahui dari nilai yang
diperoleh.
Menentukan Orde
5904461627283.4
)47592.53112177
1log(2
)]110/)110log[(
)1
log(2
)]110/)110log[( 31,010/10/ 21
r
KK
n
dB
K1
0
r
K2
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
2. Tahap perhitungan nilai koefisien filter
Setelah diketahui orde dari filter, dilakukan fungsi transfer untuk mengetahui
koefisien dari filter IIR. Filter yang akan kita buat adalah filter digital dimana
pada pemaparan teori dasar bahwa filter digital IIR didesain dengan teknik yang
serupa dengan teknik yang digunakan pada perancangan tapis analog yang
diharapkan karakteristik tapis digital yang dibentuk akan sama atau mendekati
sama dengan tapis analog. Fungsi transfer ini yang dilakukan untuk mendesain
filter analog.
Fungsi Transfer H(s) LPF normalisasi:
Dimana nilai butterworth polynomial Bn dapat dilihat pada table 3.1b
(handbook/bahan ajar hal 127) yang tergantung dari nilai orde. Karena orde
yang diperoleh = 5 maka nilai
Fungsi transfer H(S) LPF :
Pada fungsi transfer H(s) LPF kita menggunakan transformasi analog ke analog,
yaitu dari LPF menjadi BPF yang dibatasi dari ΩL dan Ωu sehingga nilai s pun
berubah menjadi
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
Fungsi Transfer H(S)BPF analog :
)(
2)()(LU
UL
s
ssLPFa sHsH
185260.05029980 s
77910.116275932360.3
85260.05029980 s
77910.116275932359.5
85260.05029980 s
77910.116275932359.5
85260.05029980 s
77910.116275932360.3
85260.05029980 s
77910.11627593
1
2
22
32
42
52
s
ssss
200000212544.0390000297532.0 800009347900.0 490010325478.0940162603343.0
770133592871.0 781398426424.0 820763713529.0 145946268865.0 04230.16277018
s 19820.00000032
234
5678910
5
ssss
ssssss
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
Kemudian desain filter/tapis analog tersebut dikonversi menjadi filter digital IIR menggunakan bilinear transformation, yaitu
merubah fungsi alih dalam domain S ke domain Z menggunakan , dimana pada perancangan ini T = 1
Fungsi Transfer H(Z)BPF digital :
)1(
)1(21
1)()(z
z
TsBPF sHzH
200000212544.01
z-12390000297532.0
1
z-12800009347900.0
1
z-12490010325478.0
1
z-12940162603343.0
1
z-12 71770.01335928
1
z-12 781398426424.0
1
z-12 820763713529.0
1
z-12 145946268865.0
1
z-12 231627701804.0
1
z-12
1
z-12 19820.00000032
1
1-2
1
1-
3
1
1-4
1
1-5
1
1-6
1
1-
7
1
1-8
1
1-9
1
1-10
1
1-
5
1
1-
zz
zzzz
zzzz
z
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
101
911
81217131
61415151
41613171
2181191101
5-15-1
)1(44200.00002125
)1)(1(64780.00005950
)1()1(03190.00373916)1()1(27940.00826038
)1()1(03100.26016535)1()1(96590.42749718
)1()1(85798.94992911)1()1(17089.77553318
)1()1(947654152.224482)1()1(7672583.3383323)1(1024
)z(1)z(1 34260.00001030
z
zz
zzzz
zzzz
zzzz
zzzzz
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
Persamaan transfer function H(z) secara umum dapat ditulis sebagai berikut
n
n
2
2
1
10
n
n
2
2
1
10
za...zazaa
zb...zbzbb
)z(A
)z(B)z(H
Dan dalam bentuk persamaan beda dinyatakan seperti persamaan:
Diketahui bahwa :
Sehingga
1278.988020604560Y(z)=11876.479053233100z-1Y(z) - 50308.688042153500z-2Y(z) + 127950.344221312000z-3Y(z) -
216294.743892484000z-4Y(z) + 253890.091017309000z-5Y(z) - 209559.715250307000z-6Y(z) +
120106.146390551000z-7Y(z) - 45753.98709071000z-8Y(z) + 10464.928504917800z-9Y(z) –
1091.888655329830z-10Y(z) + 0.000010303426X(z) – 0.000051517130z-2X(z) + 0.000103034260z-4X(z) -
0.000103034260 z-6X(z) + 0.000051517130 z-8X(z) -0.000010303426 z-10X(z)
Y(z) = 9.285840728687z-1Y(z) – 39.334760945121z-2Y(z) +100.040299174055z-3Y(z) – 169.113971677580z-4Y(z) +
198.508576254920z-5Y(z) – 163.848067279982z-6Y(z) + 93.907170712810z-7Y(z) – 35.773585329864z-8Y(z) +
8.182194310132z-9Y(z) – 0.853712965047z-10Y(z) + 0.000000008056X(z) – 0.000000040280z-2X(z) + 0.000000080559z-4X(z) -
0.000000080559z -6X(z) + 0.000000040280z-8X(z) - 0.000000008056z-10X(z)
1 2
0 1
)()()(N
k
N
k
kk knyaknxbny
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
3. Tahap penentuan struktur filter
Penentukan struktur filter atau realisasi rangkaian yang nanti akan digunakan jika ingin mengimplementasikannya ke dalam
perangkat keras diperoleh drai persamaan beda y(n) yang mana persamaan tersebut dapat diperoleh dari persamaan y(z) dari
Band Pass Filter. Persamaan beda y(n) adalah sebagai berikut :
y(n) = 9.285840728687y(n-1) – 39.334760945121 y(n-2) +100.040299174055 y(n-3) – 169.113971677580 y(n-4) +
198.508576254920 y(n-5) – 163.848067279982 y(n-6) + 93.907170712810 y(n-7) – 35.773585329864 y(n-8) +
8.182194310132 y(n-9) – 0.853712965047 y(n-10) + 0.000000008056 x(n) – 0.000000040280 x(n-2) + 0.000000080559 x(n-
4) - 0.000000080559 x(n-6) + 0.000000040280 x(n-8) - 0.000000008056 x(n-10)
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
Realisasi rangkaian dari pers. beda di atas dapat dilihat pada gambar berikut:
x(n) y(n)
+ +
8.056x10-9
+ z-1
-4.028x10-8
z-1
+ z-1
9.28584
-39.33476 z-1
+ z-1
100.04029
-169.11397 z-1
+ z-1
198.50857
-163.84806
z-1
+ z-1
93.90717
-35.77358
z-1
+ z-1
8.18219
-0.85371 z-1
+ z-1
z-1
+ z-1
z-1
+ z-1
z-1
+ z-1
8.0559x10-8
z-1
-8.0559x10-8
4.028x10-8
8.056x10-9
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
Setelah membuat realisasi rangkaian saatnya melihat respon magnitude dan respon fasa pada filter yang telah dirancang .
H(ejω ) = H(z) z=ejw
4. Tahap simulasi pada Matlab
Untuk menampilkan sinyal input dan output dalam domain waktu dan frekuensi, serta respons frekuensi (response magnitudo
dan response phase) filter hasil disain digunakan alat bantu Matlab, yang hasilnya sebagai berikut :
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
a. Gambar Respon Magnitude
Dengan bantuan perintah fvtool pada matlab dapat diketahui respon
magnitude dan respon phasa dari filter BPF sehingga tampil gambar seperti
dibawah ini.
Ini adalah gambar respon magnitude dari filter digital bandpass IIR
Butterworth yang terdiri dari 2 daerah yakni daerah pass band dan daerah
stop band. Pass band merupakan daerah yang melewatkan frekuensi
tertentu dengan redaman 0 dB sedangkan stop band adalah daerah yang
frekuensinya tidak dilewatkan dimana memiliki redaman tertentu sesuai
spesifikasi.
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
b. Gambar Respon Phasa
Ini adalah gambar respon phasa pada filter BPF IIR Butterworth. Pada band
pass filter, respon phasa akan linier pada daerah pass bandnya.
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
Dari gambar diatas dimana frekuensi yang kami lewatkan adalah 480 Hz,
sehingga terlihat pada gambar bahwa pada frekuensi 480 Hz (0.106 rad)
redamannya sekitar 0 dB dan respon phasanya linier pada frekuensi ini
sehingga memenuhi syarat spesifikasi dari filter yang direncanakan.
Sesuai karakteristik filter yang diinginkan yakni frekuensi yang dilewatkan
480 Hz dengan redama 0 dB, pada frekuensi cutoff 450 Hz dan 520 Hz
diinginkan redaman yang dihasilkan 1 dB dan untuk frekuensi 290 Hz
dan 580 Hz diinginkan redaman minimal 30 dB sudah terpenuhi. Pada
gambar diatas dilihat bahwa pada frekuensi cut off 450 dan 520 Hz
mengalami redaman sebesar 2.72 dB dan 1.97 dB, sedangkan frekuensi
stopband 290 Hz dan 580 Hz mengalami redaman sebesar 86.73 dB dan
40.13 dB.
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
c. Gambar Respon Impuls
Gambar diatas merupakan respon impuls dari BPF dimana terlihat bahwa
terdapat amplitude dalam suatu range sample tertentu artinya ada
frekuensi yang dilewatkan dan ada frekuensi yang diredam dalam suatu
sample yang sesuai dengan prinsip kerja dari BPF.
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
d. Gambar Sinyal masukan
Gambar diatas merupakan sinyal masukan filter dalam domain waktu x(t).
dimana dari frekuensi gabungan diperoleh
x(t)= 7 sin (2 270t)+12 sin (2 480t)+16 sin (2 600t)+24 sin (2
690t)+12 sin (2 1090t).
Pada gambar diatas kita tidak dapat membedakan mana frekuensi 270 Hz
dan frekuensi yang lain serta berapa frekuensi yang terkandung dalam
sinyal tersebut.
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
e. Gambar Spectrum Sinyal Masukan
Gambar diatas merupakan sinyal masukan filter dalam domain frekuensi
x(f). Pada saat maih dalam domain waktu kita tidak dapat mendeteksi
frekuensi yang terkandung dalam sebuah sinyal masukan filter, dengan
mengubahnya ke dalam domain frekuensi terlihat bahwa ada 5 frekuensi
yang terdapat dalam sinyal masukan filter yakni 270 Hz, 480 Hz, 600 Hz,
690 Hz dan 1090 Hz.
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
f. Gambar Spektrum X(ejw)
Ini merupakan gambar sinyal masukan filter yang terdiri dari 5 frekuensi
dalam domain frekuensi Xejw dimana nilai frekuensinya sudah
ternormalisasi.
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
g. Gambar Spectrum Sinyal Masukan dalam domain X(n)
Karena filter yang dirancang adalah filter digital maka sinyal masukan filter
harus dikonversi ke dalam domain sample x(n) dan hasilnya tampak pada
gambar diatas. Menurut Teori Nyiquist tentang sampling, menyatakan
besar frekuensi sampling minimal 2 kali dari frekuensi maksimum (1090
Hz pada perancangan ini), dan jika kita menggunakan 2180, hasilnya tidak
terlalu bagus jadi dipilih frek.sampling sebesar 9000 Hz untuk
mendapatkan hasil sampling yang lebih bagus.
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
h. Gambar sinyal keluaran dalam domain Y(n)
Setelah sinyal yang diinputkan dilewatkan pada filter digital terlihat hasil
sinyal keluaran filter sebagai berikut:
Terlihat bahwa terdapat level sinyal y(n) dalam sample tertentu yang
merupakan hasil sampling sinyal keluaran yang dilewatkan pada filter
digital.
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
i. Gambar Sinyal keluran dalam domain frekuensi y(f)
Sesuai dengan spesifikasi dari filter yang dirancang dimana rentang
frekuensi yang akan dilewatkan adalah antara 450 Hz dan 520 Hz yakni
tepatnya 480 Hz, hasil sinyal keluaran filter digital seperti yang ditampilkan
pada gambar sesuai dengan spesifikasi filter yang diinginkan.
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
j. Gambar sinyal keluaran dalam domain frekuensi Yejw
Sinyal yang dilewatkan pada filter digital dalam domain frekuensi Yejw
terlihat seperti gambar diatas dimana frekuensi x(f) sinyal tersebut
dinormalisasikan sehingga bias dilihat spektrumnya dalam phi radian.
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
k. Gambar Sinyal keluaran dalam domain waktu y(t)
Ini adalah gambar keluaran dari sinyal yang dilewatkan ( 450 Hz – 520Hz)
pada filter digital yang dikonversi dalam domain waktu yang merupakan
sinyal analog.
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
LISTING MATLAB
a. Respon Magnitude, Respon Phasa dan Respon Impuls
b=[0.000010303426 0 -0.000051517130 0 0.000103034260 0 -
0.000103034260 0 0.000051517130 0 -0.000010303426]
a=[ 1278.988020604560 -11876.479053233100 50308.688042153500 -
127950.344221312000 216294.743892484000 -253890.091017309000
209559.715250307000 -120106.146390551000 45753.987090970100 -
10464.928504917800 1091.888655329830]
fvtool(b,a)
b. Sinyal Masukan Dalam Domain Waktu
% plot xt
fs = 9000;
Ts=1/fs;
t = (0:1/fs:1)';
xt =
7*sin(2*pi*270*t)+12*sin(2*pi*480*t)+16*sin(2*pi*600*t)+24*sin(2*pi*69
0*t)+12*sin(2*pi*1090*t);
figure(1)
plot(t,xt)
axis([0 0.03 -70 70]);grid
title('Sinyal masukan filter dalam domain waktu x(t)')
xlabel('Waktu (detik)')
ylabel('Level Sinyal')
grid on
c. Spektrum Sinyal Masukan Dalam Domain Frekuensi
%Plot x(f)
Y = fft(xt,512) %MATLAB FUNCTION REFERENCE(BUKAN TOOLBOX)
L = Y.* conj(Y) / 512;
f = 9000*(0:256)/512;
figure(2)
plot(f,L(1:257))
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
axis([0 1200 0 60000]);grid
title('Spektrum sinyal masukan dalam domain frekwensi X(f)')
xlabel('Frekuensi (Hz)')
ylabel('power spetrum')
grid on;
d. Sinyal Masukan Dalam Domain Frekuensi Xejw
% Plot X(ejw)
f1=(0:255)/256*(fs/2);
X=Y(1:256);
figure(4);
plot(f1*2*Ts,abs(X));
title('Sinyal Masukan dalam domain frekuensi, Xejw');
xlabel('Frekuensi Ternormalisasi, W (pi rad)');
ylabel('power spectrum');
grid on;
e. Sinyal Masukan Dalam Domain x(n)
%Plot x(n)
n = (9:9:9000)';
xn =
3*sin(2*pi*270*n/fs)+15*sin(2*pi*480*n/fs)+9*sin(2*pi*600*n/fs)+24*sin
(2*pi*690*n/fs)+1.5*sin(2*pi*1090*n/fs);
figure(3)
stem(n,xn)
title('Sinyal masukan filter dalam domain sampel(n)')
xlabel('sampel(n)')
ylabel('Level Sinyal')
f. Sinyal Keluaran Dalam Domain Y(n)
%signal
fs=9000;
t=0:1/fs:5;
sw=7*sin(2*pi*270*t)+12*sin(2*pi*480*t)+16*sin(2*pi*600*t)+24*sin(2*p
i*690*t)+12*sin(2*pi*1090*t);
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
%Gambar sinyal keluaran diskrit
figure(4)
stem(y(1:200));
title('Sinyal Keluaran')
xlabel('Samplin ke n')
ylabel('Level Sinyal, y(n)')
%axis([0 0.028 -1.5 1.5])
grid on
g. Sinyal Keluaran Dalam Domain Frekuensi Y(f)
%Plot y(f)
Y = fft(y,512)
L = Y.* conj(Y) / 512;
f = 9000*(0:256)/512;
figure(3)
plot(f,L(1:257))
axis([0 1000 0 15000]);grid
title('Spektrum sinyal keluaran dalam domain frekwensi Y(f)')
xlabel('Frekuensi (Hz)')
ylabel('power spetrum')
grid on;
h. Sinyal Keluaran Dalam Domain Frekuensi Yejw
%Gambar sinyal keluaran Y(ejw)
figure(5)
w=(0:255)/256*fs/2;
plot(w*2*pi/fs,abs(Y(1:256)))
title('Spektrum Sinyal Keluaran Yejw')
xlabel('Frekuensi (Radian)')
ylabel('Level Sinyal, X(f)')
grid on
i. Sinyal Keluaran Dalam Domain Waktu Y(t)
[PENGOLAHAN SINYAL MULTIMEDIA] [2011]
ANDI SOFYAH ANNISAA / D411 08 872
%filtering
y=filter(b,a,sw);
figure(2), plot(t,y), axis([0 0.04 -15 15]), title('Sinyal keluaran dalam domain
waktu Y(t)')
xlabel('Waktu (detik)')
ylabel('Level Sinyal')
grid on
4. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dan perancangan dapat disimpulkan hal-hal berikut :
1. Filter yang dirancang dalam perancangan ini adalah jenis BandPass IIR
Butterworth orde 5 yang melewatkan frekuensi 480 Hz.
2. Teknik pendekatan yang digunakan pada pendesainan filter ini adalah
pendekatan transformasi bilinier dan menggunakan metode analog to analog
transformation pada fungsi transfernya.
3. Perancangan filter digital IIR Butterworth terdiri dari beberapa tahap yakni ;
1. Tahap penentuan spesifikasi filter
2. Tahap perhitungan / pencarian nilai – nilai koefisien filter tersebut
3. Tahap penentuan struktur filter.
4. Tahap simulasi pada Matlab
4. Pada penelitian / perancangan ini, filter BandPass IIR Butterworth sudah dapat
disimulasikan dengan matlab dan hasilnya menunjukkan bahwa filter ini sudah
dapat memenuhi spesifikasi yang ditentukan.