Pri digitálnom spracovaní signálu je FIR filter, ktorého impulzná odozva je konečnej doby, v dôsledku čoho sa v konečnom čase usadí na nule. Toto sa často odlišuje od filtrov IIR, ktoré môžu mať internú spätnú väzbu a budú stále reagovať neurčito. Impulzová odozva FIR filtra s diskrétnym časom v N-tom poradí odoberá presne N + 1 vzoriek, kým sa usadí na nule. FIR filtre sú najobľúbenejší druh filtrov vykonávané v softvéri a týmito filtrami môžu byť kontinuálny čas, analógový alebo digitálny a diskrétny čas. Špeciálne typy FIR filtrov sú menovite Boxcar, Hilbert Transformer, Differential, Lth-Band a Raised-Cosine.
Čo je FIR filter?
Skratka FIR je „Finite Impulse Response“ a je jedným z dvoch hlavných typov digitálnych filtrov používaných v DSP aplikáciách. Filtre sú kondicionéry signálu a funkcia každého filtra je, že umožňuje AC komponenty a blokuje DC komponenty. Najlepším príkladom filtra je telefónna linka, ktorá slúži ako filter. Pretože to obmedzuje frekvencie na zúrivosť podstatne menšiu, ako je frekvencia ľudí.
FIR filtre na spracovanie digitálneho signálu
Existujú rôzne druhy filtrov, konkrétne LPF, HPF, BPF, BSF. LPF umožňuje iba nízkofrekvenčné signály cez svoje o / p, takže tento filter sa používa na elimináciu vysokých frekvencií. LPF je vhodný na ovládanie najvyššieho rozsahu frekvencií v audio signáli. HPF je úplne opačný ako LPF. Pretože odmieta iba frekvenčné zložky pod určitou prahovou hodnotou. Najlepším príkladom HPF je prerušenie 60 Hz počuteľného napájacieho napätia, ktoré je možné zvoliť ako šum súvisiaci s takmer akýmkoľvek signálom v USA.
Alternatívou IR filtra je DSP filter, ktorý môže byť tiež IIR. Filtre IIR používajú spätnú väzbu, takže keď získate impulz i / p, teoreticky zvoní o / p. Termíny používané na popis infračervených filtrov sú Tap, impulzná odozva, MAC (multiplikácia), oneskorenie, prechodové pásmo a kruhová vyrovnávacia pamäť.
Metódy návrhu filtra FIR
Metódy návrhu FIR filtra založené na aproximácii ideálneho filtra. Nasledujúci filter sa blíži k dokonalej charakteristike, pretože sa bude zvyšovať poradie filtra, takže vytváranie filtra a jeho implementácia sú ďalšie komplikované.
Proces návrhu začína potrebami a špecifikáciami filtra FIR. Metóda použitá v procese návrhu filtra závisí od implementácie a špecifikácií. Metódy návrhu majú veľa výhod a nevýhod. Preto je veľmi dôležité zvoliť správnu metódu pre návrh filtra FIR. Kvôli efektívnosti a jednoduchosti FIR filtra sa používa najbežnejšia okenná metóda. Druhá metóda vzorkovania frekvencie je tiež veľmi jednoduchá na použitie, ale v pásme zastavenia je malý útlm.
Logická štruktúra filtra FIR
FIR filter sa používa na implementáciu takmer akéhokoľvek typu digitálnej frekvenčnej odozvy. Zvyčajne sú tieto filtre navrhnuté s použitím multiplikátora, pridávacích prvkov a série oneskorení, aby sa vytvoril výstup z filtra. Na nasledujúcom obrázku je znázornený základný diagram filtra FIR s dĺžkou N. Výsledok oneskorení funguje na vstupných vzorkách. Hodnoty hk sú koeficienty, ktoré sa používajú na násobenie. Takže o / p súčasne a to je súčet všetkých oneskorených vzoriek vynásobený príslušnými koeficientmi.
Logická štruktúra filtra FIR
The je možné definovať dizajn filtra as, je to proces výberu dĺžky a koeficientov filtra. Zámerom je nastaviť parametre tak, aby požadované parametre, ako je zastavovacie pásmo a priechodné pásmo, poskytli výsledok spustenia filtra. Väčšina technikov používa na návrh filtra softvér MATLAB.
Filtre sú zvyčajne definované ich odpoveďami na samostatnú frekvenciu komponenty, ktoré našli i / p signál Odpovede filtrov sa klasifikujú do troch typov na základe frekvencií, ako sú zastavovacie pásmo, prechodové pásmo a prechodové pásmo. Odozva priepustného pásma je efekt filtra na frekvenčné komponenty, ktoré sú dodávané väčšinou neovplyvniteľné.
Frekvencie v pásme zastavenia filtra sú rozdielom veľmi znížené. Prechodové pásmo označuje frekvencie v strede, ktoré môžu byť čiastočne redukované, ale nie sú úplne oddelené od signálu o / p.
Frekvenčná odozva FIR filtra
Graf frekvenčnej odozvy filtra je zobrazený nižšie, kde ωp je koncová frekvencia priepustného pásma, ωs je začiatočná frekvencia stopového pásma, Rovnako ako veľkosť útlmu v pásme zastavenia. Frekvencie b / n ωp a ωs klesajú v prechodovom pásme a sú do istej miery znížené. To potvrdzuje, že filter spĺňa preferované špecifikácie, vrátane šírky pásma prechodu, zvlnenia, dĺžky filtra a koeficientov. Čím dlhší je filter, tým jemnejšie je možné vyladiť odozvu. S N dĺžkou a koeficientmi, o ktorých je rozhodnuté float h [N] = {…………}, je implementácia FIR filtra pomerne jednoduchá.
Frekvenčná odozva FIR filtra
Z Transformácia FIR filtra je
Pre N-tap FIR filter s h (k) koeficientom je potom o / p definované ako
y (n) = h (0) x (n) + h (1) x (n-1) + h (2) x (n-2) + ……… h (N-1) x (nN-1 )
Z-transformácia filtra je
H (z) = h (0) z-0 + h (1) z-1 + h (2) z-2 + ……… h (N-1) z- (N-1) alebo
Funkcia prenosu FIR filtra
Vzorec frekvenčnej odozvy pre FIR filter
DC zisk FIR filtra je
Aplikácie FIR filtrov zahŕňajú hlavne digitálnu komunikáciu v medzifrekvenčných stupňoch prijímača. Napríklad digitálne rádio prijíma a prevádza analógový signál na strednú frekvenciu a potom ho prevádza na digitálny použitie s digitálnym na analógový prevodník. Potom použije konečnú impulznú odozvu na výber preferovanej frekvencie. Používa sa v softvérovom rádiu, ktoré umožňuje ľahko prispôsobiteľné filtre s dobrým odmietnutím a bez výmeny hardvéru.
Jedná sa teda o FIR filter, dizajn FIR filtra, logickú štruktúru a frekvenčnú odozvu FIR filtrov. Dúfame, že ste tomuto konceptu lepšie porozumeli. V prípade akýchkoľvek otázok týkajúcich sa tejto témy a aplikácií, prosím, uveďte svoje návrhy a komentáre v sekcii komentárov nižšie. Tu je otázka, aký je rozdiel medzi filtrom FIR a IIR.
