Vedeti vse o filtrih FIR pri digitalni obdelavi signalov

Preizkusite Naš Instrument Za Odpravo Težav





Pri digitalni obdelavi signala je FIR filter, katerega impulzni odziv je končnega obdobja, zaradi česar se v končnem času poravna na nič. To se pogosto razlikuje od filtrov IIR, ki imajo notranje povratne informacije in se še vedno odzivajo v nedogled. Impulzni odziv diskretnega časa FIR filtra N reda vzame natančno N + 1 vzorcev, preden se nato ustavi na nič. FIR filtri so najbolj priljubljena vrsta filtrov izvajajo v programski opremi, ti filtri pa so lahko neprekinjen, analogen ali digitalen in diskreten čas. Posebne vrste FIR filtrov so namreč Boxcar, Hilbert Transformer, Differentiator, Lth-Band in Raised-Cosine.

Kaj je FIR filter?

FIR filter



Izraz FIR okrajšava je 'Končni impulzni odziv' in je ena od dveh glavnih vrst digitalnih filtrov, ki se uporabljajo v aplikacijah DSP. Filtri so signalne naprave in funkcija vsakega filtra je, da omogoča AC komponente in blokira DC komponente. Najboljši primer filtra je telefonska linija, ki deluje kot filter. Ker omejuje frekvence na bes, bistveno manjši od obsega, ki ga ljudje lahko slišijo.


FIR filtri za digitalno obdelavo signalov

Obstajajo različne vrste filtrov, in sicer LPF, HPF, BPF, BSF. LPF omogoča le nizkofrekvenčne signale skozi njegov o / p, zato se ta filter uporablja za odpravo visokih frekvenc. LPF je primeren za nadzor najvišjega frekvenčnega območja v zvočnem signalu. HPF je povsem nasproten LPF. Ker zavrača samo frekvenčne komponente pod določenim pragom. Najboljši primer HPF je izločanje 60Hz zvočnega napajanja, ki ga lahko izberemo kot skoraj vsak signal v ZDA, povezan s hrupom.



Alternativa IR filtra je DSP filter, ki je lahko tudi IIR. Filtri IIR uporabljajo povratne informacije, zato, ko vklopite impulz, o / p teoretično zazvoni za vedno. Izrazi, ki se uporabljajo za opis IR filtrov, so tap, impulzni odziv, MAC (množično kopičenje), zakasnilna črta, prehodni pas in krožni medpomnilnik.

Metode oblikovanja FIR filtra

Metode zasnove FIR filtra temeljijo na približku idealnega filtra. Naslednji filter se približa popolni značilnosti, ker se bo vrstni red filtra povečal, zato je ustvarjanje filtra in njegova izvedba dodatno zapleteno.

Proces oblikovanja se začne s potrebami in specifikacijami filtra FIR. Metoda, uporabljena v postopku načrtovanja filtra, je odvisna od izvedbe in specifikacij. Prednosti in slabosti metod oblikovanja so številne. Tako je zelo pomembno izbrati pravo metodo za zasnovo FIR filtra. Zaradi učinkovitosti in enostavnosti FIR filtra se najpogosteje uporablja okenska metoda. Tudi metoda druge frekvence vzorčenja je zelo enostavna za uporabo, vendar je v zapornem pasu majhno slabljenje.


Logična struktura filtra FIR

FIR filter se uporablja za izvajanje skoraj vseh vrst digitalnih frekvenčnih odzivov. Običajno so ti filtri zasnovani z multiplikatorjem, seštevalniki in vrsto zamud, da ustvarijo izhodni rezultat filtra. Naslednja slika prikazuje osnovni diagram filtra FIR z dolžino N. Rezultat zamud deluje na vhodnih vzorcih. Vrednosti hk so koeficienti, ki se uporabljajo za množenje. Tako da je o / p naenkrat in to je seštevek vseh zapoznelih vzorcev, pomnoženih z ustreznimi koeficienti.

Logična struktura filtra FIR

Logična struktura filtra FIR

The lahko določimo zasnovo filtra saj gre za postopek izbire dolžine in koeficientov filtra. Namen je nastaviti parametre tako, da bodo zahtevani parametri, kot sta zaustavitveni pas in pasovni pas, dali rezultat delovanja filtra. Večina inženirjev uporablja programsko opremo MATLAB za oblikovanje filtra.

Običajno so filtri opredeljeni s svojimi odzivi na ločeno frekvenco sestavnih delov, ki so jih našli signal i / p Odzivi filtrov so razvrščeni v tri vrste glede na frekvence, kot so stop-pas, pas in prehodni pas. Odziv pasovnega pasu je vpliv filtra na frekvenčne komponente, ki se dovajajo skozi večinoma nespremenjene.

Frekvence v zapornem pasu filtra so zelo različne. Prehodni pas označuje frekvence na sredini, ki se lahko nekoliko zmanjšajo, vendar se ne ločijo popolnoma od signala o / p.

Frekvenčni odziv filtra FIR

Graf frekvenčnega odziva filtra je prikazan spodaj, kjer je ωp končna frekvenca pasovnega pasu, ωs začetna frekvenca pasu za zaustavitev, enako pa je tudi stopnja dušenja v pasu zaustavitve. Frekvence b / n ωp in ωs padejo v prehodnem pasu in so zmanjšane do neke manjše stopnje. To potrjuje, da filter ustreza želenim specifikacijam, vključuje prehodno pasovno širino, valovanje, dolžino in koeficiente filtra. Daljši kot je filter, bolj natančno je mogoče prilagoditi odziv. Z odločitvijo o dolžini N in koeficientih float h [N] = {…………} je izvedba filtra FIR dokaj enostavna.

Frekvenčni odziv filtra FIR

Frekvenčni odziv filtra FIR

Z Transformacija FIR filtra je

Za FIR filter N-pipe s koeficientom h (k) je o / p definiran kot
y (n) = h (0) x (n) + h (1) x (n-1) + h (2) x (n-2) + ……… h (N-1) x (nN-1 )

Z-transformacija filtra je
H (z) = h (0) z-0 + h (1) z-1 + h (2) z-2 + ……… h (N-1) z- (N-1) ali

Funkcija prenosa filtra FIR

Formula frekvenčnega odziva za FIR filter

DC ojačanje FIR filtra je

Uporaba FIR filtrov vključuje predvsem digitalne komunikacije v vmesnih frekvenčnih stopnjah sprejemnika. Na primer, digitalni radio sprejema in pretvori analogni signal v vmesno frekvenco in ga nato pretvori v digitalni z uporabo digitalnega v analogni pretvornik. Nato s končnim impulznim odzivom izbere želeno frekvenco. Uporablja se v programskem radiu, ki omogoča enostavno prilagodljive filtre z dobro zavrnitvijo in brez spreminjanja strojne opreme.

Gre torej za FIR filter, zasnovo FIR filtra, logično strukturo in frekvenčni odziv FIR filtrov. Upamo, da ste bolje razumeli ta koncept. Poleg tega, če imate kakršna koli vprašanja v zvezi s to temo in aplikacijami, dajte svoje predloge in komentarje v spodnjem oddelku za komentarje. Tukaj je vprašanje za vas, kakšna je razlika med FIR in IIR filtrom.