Kend alt om FIR-filtre i digital signalbehandling

Prøv Vores Instrument Til At Fjerne Problemer





Ved digital signalbehandling er et FIR et filter, hvis impulsrespons er af en endelig periode, som et resultat af, at det sætter sig på nul på en endelig tid. Dette adskiller sig ofte til IIR-filtre, som kan have intern feedback og stadig vil reagere på ubestemt tid. Impulssvaret fra et NIR-ordens diskrete tid FIR-filter tager nøjagtigt N + 1-prøver, inden det derefter sættes til nul. FIR-filtre er mest populære slags filtre udført i software, og disse filtre kan være kontinuerlig tid, analog eller digital og diskret tid. Specielle typer FIR-filtre er nemlig Boxcar, Hilbert Transformer, Differentiator, Lth-Band og Raised-Cosine.

Hvad er FIR-filter?

FIR-filter



Udtrykket FIR-forkortelse er 'Finite Impulse Response', og det er en af ​​to hovedtyper af digitale filtre, der anvendes i DSP-applikationer. Filtre er signalbalsam og funktion af hvert filter er, det tillader en vekselstrømskomponenter og blokerer jævnstrømskomponenter. Det bedste eksempel på filteret er en telefonlinje, der fungerer som et filter. Fordi det begrænser frekvenser til et raseri, der er betydeligt mindre end rækkevidden af ​​mennesker kan høre frekvenser.


FIR-filtre til digital signalbehandling

Der er forskellige slags filtre, nemlig LPF, HPF, BPF, BSF. En LPF tillader kun lavfrekvente signaler gennem sin o / p, så dette filter bruges til at eliminere høje frekvenser. En LPF er praktisk til styring af det højeste frekvensområde i et lydsignal. En HPF er helt modsat LPF. Fordi det kun afviser frekvenskomponenter under en eller anden tærskel. Det bedste eksempel på HPF er at skære den 60Hz hørbare vekselstrøm ud, som kan vælges som støj forbundet næsten ethvert signal i USA.



Alternativet med IR-filter er et DSP-filter, som også kan være IIR. IIR-filtre bruger feedback, så når du i / p en impuls ringer teoretisk o / p for evigt. Udtrykkene, der bruges til at beskrive IR-filtre, er Tap, impulsrespons, MAC (multiplicere akkumulere), forsinkelseslinje, overgangsbånd og cirkulær buffer.

Designmetoder for FIR-filter

Designmetoderne for FIR-filter er baseret på en tilnærmelse af det ideelle filter. Det efterfølgende filter nærmer sig den perfekte egenskab, fordi rækkefølgen af ​​filteret vil stige, så det bliver kompliceret at skabe filteret og dets implementering.

Designprocessen starter med fornødenheder og specifikationer af FIR-filteret. Metoden, der anvendes i filterets designproces, afhænger af implementeringen og specifikationerne. Der er mange fordele og ulemper ved designmetoderne. Det er således meget vigtigt at vælge den rigtige metode til FIR-filterdesign. På grund af effektiviteten og enkelheden af ​​FIR-filteret anvendes oftest vinduesmetoden. Den anden metode til prøvetagning af frekvensmetoden er også meget enkel at bruge, men der er en lille dæmpning i stopbåndet.


Logisk struktur af FIR-filter

Et FIR-filter bruges til at implementere næsten enhver form for digital frekvensrespons. Normalt er disse filtre designet med en multiplikator, tilføjere og en række forsinkelser for at skabe filterets output. Den følgende figur viser det grundlæggende FIR-filterdiagram med N-længde. Resultatet af forsinkelser fungerer på input-prøver. Værdierne af hk er de koefficienter, der bruges til multiplikation. Så at o / p ad gangen, og det er summeringen af ​​alle de forsinkede prøver ganget med de relevante koefficienter.

Logisk struktur af FIR-filter

Logisk struktur af FIR-filter

Det filterdesign kan defineres som det er processen med at vælge filterets længde og koefficienter. Hensigten er at indstille parametrene, så de krævede parametre som et stopbånd og passbånd giver resultatet af kørsel af filteret. De fleste ingeniører bruger MATLAB-software til at designe filteret.

Normalt defineres filtre ved deres svar på den separate frekvens komponenter, der blev fundet i / p-signalet Svarene fra filtrene klassificeres i tre typer baseret på frekvenser såsom stopbånd, passbånd og overgangsbånd. Passbåndets respons er filterets virkning på frekvenskomponenter, der leveres gennem for det meste upåvirket.

Frekvenser i et filters stopbånd er forskelligt stærkt reduceret. Overgangsbåndet betegner frekvenserne i midten, som muligvis modtager en vis reduktion, men ikke adskilles helt fra o / p-signalet.

Frekvensrespons af et FIR-filter

Filterets frekvensresponsplot er vist nedenfor, hvor ωp er slutbåndsfrekvensen for passbåndet, stops er startbåndets startfrekvens, ligesom mængden af ​​dæmpning i stopbåndet. Frekvenser b / n ωp og drops falder i overgangsbåndet og reduceres i en mindre grad. Det bekræfter, at filteret opfylder de foretrukne specifikationer, inkluderer overgangsbåndbredde, krusning, filterlængde og koefficienter. Jo længere filteret er, desto finere kan svaret indstilles. Med N længde og koefficienter, float h [N] = {…………}, besluttet, er implementeringen af ​​FIR filter ret ligetil.

Frekvensrespons af et FIR-filter

Frekvensrespons af et FIR-filter

Z Transform af et FIR-filter er

For et N-tap FIR-filter med h (k) -koefficient defineres o / p som
y (n) = h (0) x (n) + h (1) x (n-1) + h (2) x (n-2) + ……… h (N-1) x (nN-1 )

Filterets Z-transformation er
H (z) = h (0) z-0 + h (1) z-1 + h (2) z-2 + ……… h (N-1) z- (N-1) eller

Overførselsfunktion af FIR-filter

Formlen for frekvensrespons for et FIR-filter

DC-gevinst ved et FIR-filter er

Anvendelsen af ​​FIR-filtre involverer hovedsageligt digital kommunikation i modtagerens mellemliggende frekvensfaser. For eksempel modtager en digital radio og konverterer det analoge signal til mellemfrekvensen og konverterer det derefter til digitalt ved hjælp af en digital til analog konverter. Brug derefter det endelige impulsrespons til at vælge den foretrukne frekvens. Det bruges i software radio, der tillader let tilpasselige filtre med god afvisning og uden at skifte hardware.

Dette handler altså om FIR-filter, FIR-filterdesign, logisk struktur og frekvensrespons for FIR-filtre. Vi håber, at du har fået en bedre forståelse af dette koncept. Yderligere, hvis du har spørgsmål vedrørende dette emne og applikationer, bedes du give dine forslag og kommentarer i kommentarfeltet nedenfor. Her er et spørgsmål til dig, hvad er forskellen mellem FIR og IIR filter.