Žinokite viską apie skaitmeninio signalo apdorojimo FIR filtrus

Išbandykite Mūsų Instrumentą, Kaip Pašalinti Problemas





Skaitmeninio signalo apdorojimo metu FIR yra filtras, kurio impulsų atsakas yra riboto laikotarpio, dėl to jis galutiniu laiku nusistovi iki nulio. Tai dažnai skiriasi nuo IIR filtrų, kurie gali turėti vidinį grįžtamąjį ryšį ir vis tiek atsakys neribotą laiką. N-ojo laipsnio diskrečiojo laiko FIR filtro impulsinis atsakas ima tiksliai N + 1 mėginius, kol jis nusistovi iki nulio. FIR filtrai yra populiariausios filtrų rūšys vykdomi programine įranga ir šie filtrai gali būti nepertraukiamas, analoginis arba skaitmeninis ir diskretus. Specialūs FIR filtrų tipai yra „Boxcar“, „Hilbert Transformer“, „Differentiator“, „Lth Band“ ir „Raised-Cosine“.

Kas yra FIR filtras?

FIR filtras



Terminas FIR santrumpa yra „Ribotas impulsinis atsakas“ ir tai yra vienas iš dviejų pagrindinių skaitmeninių filtrų tipų, naudojamų DSP programose. Filtrai yra signalo kondicionieriai ir kiekvieno filtro funkcija yra tai, kad jis leidžia kintamosios srovės komponentus ir blokuoja nuolatinės srovės komponentus. Geriausias filtro pavyzdys yra telefono linija, kuri veikia kaip filtras. Kadangi tai riboja dažnį iki pykčio, žymiai mažesnio, nei girdi žmonių diapazonas.


FIR filtrai skaitmeniniam signalo apdorojimui

Yra įvairių rūšių filtrai, būtent LPF, HPF, BPF, BSF. LPF leidžia leisti tik žemo dažnio signalus per savo o / p, todėl šis filtras naudojamas aukštiems dažniams pašalinti. LPF patogu valdyti aukščiausią garso signalo dažnių diapazoną. HPF yra visiškai priešingas LPF. Nes jis atmeta tik dažnio komponentus žemiau tam tikros ribos. Geriausias HPF pavyzdys yra 60 Hz garsinės kintamosios srovės išjungimas, kurį galima pasirinkti kaip triukšmą, susijusį su beveik bet kokiu JAV signalu.



IR filtro alternatyva yra DSP filtras, kuris taip pat gali būti IIR. IIR filtrai naudoja grįžtamąjį ryšį, taigi, kai jūs / p impulsą, o / p teoriškai suskamba amžinai. IR filtrams apibūdinti vartojami terminai yra „Tap“, „impulsinis atsakas“, „MAC“ (daugintis kaupti), vėlavimo linija, perėjimo juosta ir žiedinis buferis.

FIR filtro projektavimo metodai

FIR filtro projektavimo metodai, pagrįsti idealaus filtro aproksimavimu. Vėlesnis filtras priartėja prie tobulos charakteristikos, nes filtro tvarka padidės, todėl sukurti filtrą ir jį įdiegti dar sudėtingiau.

Projektavimo procesas prasideda nuo būtinybių ir FIR filtro specifikacijų. Filtro projektavimo procese naudojamas metodas priklauso nuo jo įgyvendinimo ir specifikacijų. Yra daugybė projektavimo metodų privalumų ir trūkumų. Taigi labai svarbu pasirinkti tinkamą FIR filtro projektavimo metodą. Dėl FIR filtro efektyvumo ir paprastumo dažniausiai naudojamas langų metodas. Kito metodo mėginių ėmimo dažnio metodą taip pat yra labai paprasta naudoti, tačiau stabdymo juostoje yra nedidelis slopinimas.


FIR filtro loginė struktūra

FIR filtras naudojamas beveik bet kokio tipo skaitmeniniam dažnio atsakui įgyvendinti. Paprastai šie filtrai yra sukurti su daugikliu, pridėtojais ir eilėmis vėlavimų, kad būtų sukurta filtro išvestis. Šiame paveikslėlyje parodyta pagrindinė FIR filtro schema su N ilgiu. Vėlavimų rezultatas priklauso nuo įvesties pavyzdžių. Hk reikšmės yra koeficientai, naudojami dauginant. Taigi o / p vienu metu ir tai yra visų uždelstų imčių susumavimas, padaugintas iš atitinkamų koeficientų.

FIR filtro loginė struktūra

FIR filtro loginė struktūra

galima apibrėžti filtro dizainą tai yra filtro ilgio ir koeficientų pasirinkimo procesas. Siekiama nustatyti parametrus taip, kad reikalingi parametrai, pvz., Stabdymo juosta ir perdavimo juosta, duotų rezultatą veikiant filtrui. Dauguma inžinierių naudoja MATLAB programinę įrangą kurdami filtrą.

Paprastai filtrai apibrėžiami pagal jų atsakus į atskirą dažnį rasti komponentai i / p signalas Filtrų, klasifikuojamų į tris tipus, atsižvelgiant į tokius dažnius kaip sustabdymo juosta, praėjimo juosta ir perėjimo juosta, atsakai. Praleidimo juostos atsakas yra filtro poveikis dažnio komponentams, kurie tiekiami per daugiausia neveikiamą.

Filtro ribinės juostos dažnis, skirtingai, yra labai sumažintas. Perėjimo juosta žymi viduryje esančius dažnius, kurie gali šiek tiek sumažėti, tačiau nėra visiškai atjungti nuo o / p signalo.

FIR filtro dažnio atsakas

Filtro dažnio atsako diagrama parodyta žemiau, kur ωp yra pralaidumo juostos pabaigos dažnis, ωs yra sustabdymo juostos pradinis dažnis, kaip ir slopinimo dydis sustojimo juostoje. Dažniai b / n ωp ir ωs krinta pereinamojoje juostoje ir yra šiek tiek mažesni. Tai patvirtina, kad filtras atitinka pageidaujamas specifikacijas, įskaitant perėjimo pralaidumą, bangavimą, filtro ilgį ir koeficientus. Kuo ilgesnis filtras, tuo tiksliau galima sureguliuoti atsaką. Nusprendus N ilgio ir koeficientų, plūduriuojančių h [N] = {…………}, FIR filtras yra gana paprastas.

FIR filtro dažnio atsakas

FIR filtro dažnio atsakas

Z FIR filtro transformacija yra

N-čiaupo FIR filtrui su h (k) koeficientu o / p apibrėžiamas taip
y (n) = h (0) x (n) + h (1) x (n-1) + h (2) x (n-2) + ……… h (N-1) x (nN-1) )

Filtro Z transformacija yra
H (z) = h (0) z-0 + h (1) z-1 + h (2) z-2 + ……… h (N-1) z- (N-1) arba

FIR filtro perkėlimo funkcija

FIR filtro dažnio atsako formulė

FIR filtro nuolatinė įtampa yra

FIR filtrų taikymas daugiausia susijęs su skaitmeniniu ryšiu tarpiniuose imtuvo dažnio etapuose. Pavyzdžiui, skaitmeninis radijas priima ir konvertuoja analoginį signalą į tarpinį dažnį, o paskui - į skaitmeninį naudojant skaitmeninį į analoginį keitiklį. Tada naudojasi baigtiniu impulso atsaku norimam dažniui pasirinkti. Jis naudojamas programinės įrangos radijuje, leidžiančiame lengvai pritaikomus filtrus, gerai atmestinus ir nekeičiant aparatūros.

Taigi visa tai yra apie FIR filtrą, FIR filtro dizainą, loginę FIR filtrų struktūrą ir dažnio atsaką. Tikimės, kad jūs geriau supratote šią koncepciją. Be to, jei turite klausimų apie šią temą ir programas, pateikite savo pasiūlymus ir komentarus toliau pateiktame komentarų skyriuje. Štai jums klausimas, kuo skiriasi FIR ir IIR filtrai.