/*
* Copyright (c) 2015-2024 Sergey Bakhurin
* Digital Signal Processing Library [http://dsplib.org]
*
* This file is part of libdspl-2.0.
*
* is free software: you can redistribute it and/or modify
* it under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
* the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
* (at your option) any later version.
*
* DSPL is distributed in the hope that it will be useful,
* but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
* MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
* GNU General Public License for more details.
*
* You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
* along with Foobar. If not, see .
*/
#include
#include
#include
#include "dspl.h"
#ifdef DOXYGEN_ENGLISH
/*! ****************************************************************************
@ingroup IIR_FILTER_DESIGN_GROUP
@brief
Function calculates arrays of zeros and poles for analog normlized lowpass
elliptic filter transfer function @f$ H(s) @f$ order `ord` .
@param[in] ord
Filter order. @n
Number of zeros and poles of filter can be less or equal `ord`. @n
@n
@param[in] rp
Magnitude ripple in passband (dB). @n
This parameter sets maximum filter distortion from 0 to 1 rad/s frequency. @n
Parameter must be positive. @n
@n
@param[in] rs
Suppression level in stopband (dB). @n
This parameter sets filter suppression
for @f$\omega \geq 1@f$ rad/s frequency. @n
Parameter must be positive. @n
@n
@param[out] z
Pointer to the @f$ H(s) @f$ zeros array. @n
Maximum vector size is `[ord x 1]`. @n
Memory must be allocated for maximum vector size. @n
@n
@param[out] nz
Pointer to the variable which keep number of finite zeros @f$ H(s) @f$. @n
Number of finite zeros which was calculated and saved in vector `z`. @n
Pointer cannot be `NULL`. @n
@n
@param[out] p
Pointer to the @f$ H(s) @f$ poles array. @n
Maximum vector size is `[ord x 1]`. @n
Memory must be allocated for maximum vector size. @n
@n
@param[out] np
Pointer to the variable which keep number of
calculated poles of @f$ H(s) @f$. @n
Pointer cannot be `NULL`. @n
@n
@return
`RES_OK` if zeros and poles is calculated successfully. @n
Else @ref ERROR_CODE_GROUP "code error".
@n
Example of normalized elliptic lowpass filter zeros and poles calculation:
@include ellip_ap_zp_test.c
Result:
@verbatim
Elliptic filter zeros: 6
z[ 0] = 0.000 +1.053 j
z[ 1] = 0.000 -1.053 j
z[ 2] = 0.000 +1.136 j
z[ 3] = 0.000 -1.136 j
z[ 4] = 0.000 +1.626 j
z[ 5] = 0.000 -1.626 j
Elliptic filter poles: 7
p[ 0] = -0.358 +0.000 j
p[ 1] = -0.011 +1.000 j
p[ 2] = -0.011 -1.000 j
p[ 3] = -0.060 +0.940 j
p[ 4] = -0.060 -0.940 j
p[ 5] = -0.206 +0.689 j
p[ 6] = -0.206 -0.689 j
@endverbatim
@n
In `dat` folder will be created `ellip_ap_z.txt` and
`ellip_ap_z.txt` files which keeps zeros and poles vectors. @n
In addition, GNUPLOT will build the following graphs
from data stored in the files:
@image html ellip_ap_zp_test.png
@author Sergey Bakhurin www.dsplib.org
***************************************************************************** */
#endif
#ifdef DOXYGEN_RUSSIAN
/*! ****************************************************************************
@ingroup IIR_FILTER_DESIGN_GROUP
@brief
Расчет массивов нулей и полюсов передаточной функции @f$ H(s) @f$
аналогового нормированного эллиптического ФНЧ.
@param[in] ord
Порядок фильтра. @n
@n
@param[in] rp
Неравномерность АЧХ в полосе пропускания (дБ). @n
Параметр задает уровень искажений в полосе от 0 до 1 рад/с. @n
Значение должно быть положительным. @n
@n
@param[in] rs
Уровень подавления АЧХ в полосе загражения (дБ). @n
Параметр задает уровень подавления сигнала в полосе частот от 1 рад/с и выше. @n
Значение должно быть положительным. @n
@n
@param[out] z
Указатель на массив комплексных нулей передаточной функции @f$H(s)@f$. @n
Максимальный размер вектора вектора `[ord x 1]`. @n
Память должна быть выделена. @n
@n
@param[out] nz
Указатель на переменную количества нулей передаточной функции @f$H(s)@f$. @n
По данному указателю будет записано количество нулей фильтра, которые были
рассчитаны и помещены в вектор `z`. @n
Память должна быть выделена. @n
@n
@param[out] p
Указатель на массив комплексных полюсов передаточной функции @f$H(s)@f$. @n
Максимальный размер вектора вектора `[ord x 1]`. @n
Память должна быть выделена. @n
@n
@param[out] np
Указатель на переменную количества полюсов передаточной функции @f$H(s)@f$. @n
По данному указателю будет записано количество нулей
фильтра, которые были
рассчитаны и помещены в вектор `p`. @n
Память должна быть выделена. @n
@n
@return
`RES_OK` --- массивы нулей и полюсов рассчитаны успешно. @n
В противном случае @ref ERROR_CODE_GROUP "код ошибки". @n
Пример использования функции `cheby2_ap_zp`:
Пример программы рассчета нулей и полюсов нормированного
эллиптического ФНЧ :
@include ellip_ap_zp_test.c
Результат выполнения программы:
@verbatim
Elliptic filter zeros: 6
z[ 0] = 0.000 +1.053 j
z[ 1] = 0.000 -1.053 j
z[ 2] = 0.000 +1.136 j
z[ 3] = 0.000 -1.136 j
z[ 4] = 0.000 +1.626 j
z[ 5] = 0.000 -1.626 j
Elliptic filter poles: 7
p[ 0] = -0.358 +0.000 j
p[ 1] = -0.011 +1.000 j
p[ 2] = -0.011 -1.000 j
p[ 3] = -0.060 +0.940 j
p[ 4] = -0.060 -0.940 j
p[ 5] = -0.206 +0.689 j
p[ 6] = -0.206 -0.689 j
@endverbatim
@n
В каталоге `dat` будет создан файлы `ellip_ap_z.txt` и `ellip_ap_z.txt`,
хранящие наборы нулей и полюсов на комплексной плоскости. @n
Пакет GNUPLOT произведет построение карты полюсов по
сохранненным в `dat/ellip_ap_z.txt` и `dat/ellip_ap_p.txt` данным:
@image html ellip_ap_zp_test.png
@author Бахурин Сергей www.dsplib.org
***************************************************************************** */
#endif
int DSPL_API ellip_ap_zp(int ord, double rp, double rs,
complex_t* z, int* nz, complex_t* p, int* np)
{
double es, ep;
int L, r, n, res;
int iz, ip;
double ke, k, u, t;
complex_t tc, v0, jv0;
if(rp < 0 || rp == 0)
return ERROR_FILTER_RP;
if(rs < 0 || rs == 0)
return ERROR_FILTER_RS;
if(ord < 1)
return ERROR_FILTER_ORD;
if(!z || !p || !nz || !np)
return ERROR_PTR;
es = sqrt(pow(10.0, rs*0.1) - 1.0);
ep = sqrt(pow(10.0, rp*0.1) - 1.0);
ke = ep / es;
r = ord % 2;
L = (int)((ord-r)/2);
res = ellip_modulareq(rp, rs, ord, &k);
if(res != RES_OK)
return res;
// v0
RE(tc) = 0.0;
IM(tc) = 1.0 / ep;
ellip_asn_cmplx(&tc, 1, ke, &v0);
t = RE(v0);
RE(v0) = IM(v0) / (double)ord;
IM(v0) = -t / (double)ord;
RE(jv0) = -IM(v0);
IM(jv0) = RE(v0);
iz = ip = 0;
if(r)
{
res = ellip_sn_cmplx(&jv0, 1, k, &tc);
if(res != RES_OK)
return res;
RE(p[0]) = -IM(tc);
IM(p[0]) = RE(tc);
ip = 1;
}
for(n = 0; n < L; n++)
{
u = (double)(2 * n + 1)/(double)ord;
res = ellip_cd(& u, 1, k, &t);
if(res != RES_OK)
return res;
RE(z[iz]) = RE(z[iz+1]) = 0.0;
IM(z[iz]) = 1.0/(k*t);
IM(z[iz+1]) = -1.0/(k*t);
iz+=2;
RE(tc) = u - RE(jv0);
IM(tc) = - IM(jv0);
res = ellip_cd_cmplx(&tc, 1, k, p+ip+1);
if(res != RES_OK)
return res;
RE(p[ip]) = -IM(p[ip+1]);
IM(p[ip]) = RE(p[ip+1]);
RE(p[ip+1]) = RE(p[ip]);
IM(p[ip+1]) = -IM(p[ip]);
ip+=2;
}
*nz = iz;
*np = ip;
return RES_OK;
}