Στην επεξεργασία ψηφιακού σήματος, το FIR είναι ένα φίλτρο του οποίου η παλμική απόκριση είναι πεπερασμένης περιόδου, με αποτέλεσμα να μηδενίζεται σε πεπερασμένο χρόνο. Αυτό συχνά διακρίνεται από τα φίλτρα IIR, τα οποία μπορούν να έχουν εσωτερική ανατροφοδότηση και θα εξακολουθούν να ανταποκρίνονται επ 'αόριστον. Η παλμική απόκριση ενός φίλτρου FIR διακριτού χρόνου εντολής Nth λαμβάνει με ακρίβεια δείγματα Ν + 1 προτού στη συνέχεια μηδενιστεί. Τα φίλτρα FIR είναι πιο δημοφιλές είδος φίλτρων εκτελούνται σε λογισμικό και αυτά τα φίλτρα μπορεί να είναι συνεχής, αναλογικός ή ψηφιακός και διακριτός χρόνος. Ειδικοί τύποι φίλτρων FIR είναι συγκεκριμένα, Boxcar, Hilbert Transformer, Differentiator, Lth-Band και Raised-Cosine.
Τι είναι το φίλτρο FIR;
Ο όρος συντομογραφία FIR είναι «Finite Impulse Response» και είναι ένας από τους δύο κύριους τύπους ψηφιακών φίλτρων που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές DSP. Τα φίλτρα είναι κλιματιστικά σήματος και η λειτουργία κάθε φίλτρου είναι, επιτρέπει στοιχεία AC και μπλοκάρει DC στοιχεία. Το καλύτερο παράδειγμα του φίλτρου είναι μια τηλεφωνική γραμμή, η οποία λειτουργεί ως φίλτρο. Διότι, περιορίζει τις συχνότητες σε μια οργή που είναι πολύ μικρότερη από το εύρος των συχνοτήτων που μπορούν να ακούσουν οι άνθρωποι.
Φίλτρα FIR για επεξεργασία ψηφιακού σήματος
Υπάρχουν διάφορα είδη φίλτρων, δηλαδή LPF, HPF, BPF, BSF. Ένα LPF επιτρέπει μόνο σήματα χαμηλής συχνότητας μέσω του o / p του, οπότε αυτό το φίλτρο χρησιμοποιείται για την εξάλειψη υψηλών συχνοτήτων. Το LPF είναι βολικό για τον έλεγχο του υψηλότερου εύρους συχνοτήτων σε ένα ηχητικό σήμα. Ένα HPF είναι αρκετά αντίθετο από το LPF. Διότι, απορρίπτει μόνο στοιχεία συχνότητας κάτω από κάποιο όριο. Το καλύτερο παράδειγμα του HPF είναι η μείωση της ακουστικής ισχύος AC 60Hz, η οποία μπορεί να επιλεγεί ως θόρυβος που σχετίζεται σχεδόν με οποιοδήποτε σήμα στις ΗΠΑ.
Η εναλλακτική λύση του φίλτρου IR είναι ένα φίλτρο DSP που μπορεί επίσης να είναι IIR. Τα φίλτρα IIR χρησιμοποιούν ανατροφοδότηση, οπότε όταν κάνετε ώθηση, το o / p χτυπά θεωρητικά για πάντα. Οι όροι που χρησιμοποιούνται για την περιγραφή των φίλτρων υπερύθρων είναι Πατήστε, απόκριση ώθησης, MAC (πολλαπλασιασμός συσσώρευσης), γραμμή καθυστέρησης, ζώνη μετάβασης και κυκλικό buffer
Μέθοδοι σχεδιασμού φίλτρου FIR
Οι μέθοδοι σχεδιασμού του φίλτρου FIR βασίζονται στην προσέγγιση του ιδανικού φίλτρου. Το επόμενο φίλτρο προσεγγίζει το τέλειο χαρακτηριστικό επειδή η σειρά του φίλτρου θα αυξηθεί, δημιουργώντας έτσι το φίλτρο και την εφαρμογή του επιπλέον περίπλοκη.
Η διαδικασία σχεδιασμού ξεκινά με τις ανάγκες και τις προδιαγραφές το φίλτρο FIR. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται στη διαδικασία σχεδιασμού του φίλτρου εξαρτάται από την εφαρμογή και τις προδιαγραφές. Υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των μεθόδων σχεδιασμού. Έτσι, είναι πολύ σημαντικό να επιλέξετε τη σωστή μέθοδο για το σχεδιασμό φίλτρων FIR. Λόγω της αποτελεσματικότητας και της απλότητας του φίλτρου FIR, χρησιμοποιείται συνήθως η μέθοδος παραθύρου. Η άλλη μέθοδος δειγματοληψίας συχνότητας είναι επίσης πολύ απλή στη χρήση, αλλά υπάρχει μια μικρή εξασθένηση στη ζώνη διακοπής.
Λογική δομή του φίλτρου FIR
Ένα φίλτρο FIR χρησιμοποιείται για την εφαρμογή σχεδόν κάθε είδους απόκρισης ψηφιακής συχνότητας. Συνήθως αυτά τα φίλτρα έχουν σχεδιαστεί με πολλαπλασιαστή, πρόσθετα και μια σειρά καθυστερήσεων για τη δημιουργία της εξόδου του φίλτρου. Το παρακάτω σχήμα δείχνει το βασικό διάγραμμα φίλτρου FIR με μήκος Ν. Το αποτέλεσμα των καθυστερήσεων ισχύει για δείγματα εισόδου Οι τιμές του hk είναι οι συντελεστές που χρησιμοποιούνται για πολλαπλασιασμό. Έτσι ώστε το o / p κάθε φορά και αυτό είναι το άθροισμα όλων των καθυστερημένων δειγμάτων πολλαπλασιασμένων με τους κατάλληλους συντελεστές.
Λογική δομή του φίλτρου FIR
ο μπορεί να οριστεί ο σχεδιασμός φίλτρου ως, είναι η διαδικασία επιλογής του μήκους και των συντελεστών του φίλτρου. Η πρόθεση είναι να ορίσετε τις παραμέτρους έτσι ώστε οι απαιτούμενες παράμετροι όπως μια ζώνη διακοπής και μια ζώνη διέλευσης να δώσουν το αποτέλεσμα από την εκτέλεση του φίλτρου. Οι περισσότεροι από τους μηχανικούς χρησιμοποιούν λογισμικό MATLAB για το σχεδιασμό του φίλτρου.
Συνήθως, τα φίλτρα καθορίζονται από τις αποκρίσεις τους στη χωριστή συχνότητα στοιχεία που βρέθηκαν το σήμα i / p Οι αποκρίσεις των φίλτρων ταξινομούνται σε τρεις τύπους με βάση τις συχνότητες όπως ζώνη διακοπής, ζώνη διέλευσης και ζώνη μετάβασης. Η απόκριση της ζώνης πρόσβασης είναι η επίδραση του φίλτρου στα στοιχεία συχνότητας που παραδίδονται μέσω κυρίως μη επηρεασμένων.
Οι συχνότητες στη ζώνη διακοπής ενός φίλτρου μειώνονται κατά διαφορά. Η ζώνη μετάβασης σηματοδοτεί τις συχνότητες στη μέση, οι οποίες ενδέχεται να λάβουν κάποια μείωση, αλλά δεν αποσυνδέονται πλήρως από το σήμα o / p.
Απόκριση συχνότητας ενός φίλτρου FIR
Η γραφική παράσταση απόκρισης συχνότητας του φίλτρου φαίνεται παρακάτω, όπου το ω είναι η συχνότητα λήξης της ζώνης διέλευσης, το ω είναι η συχνότητα έναρξης της ζώνης διακοπής, όπως και το ποσό εξασθένισης στη ζώνη διακοπής. Οι συχνότητες b / n ωp και ωs πέφτουν στη ζώνη μετάβασης και μειώνονται σε κάποιο μικρότερο βαθμό. Αυτό επιβεβαιώνει ότι το φίλτρο πληροί τις προτιμώμενες προδιαγραφές περιλαμβάνει εύρος ζώνης μετάβασης, κυματισμός, μήκος φίλτρου και συντελεστές. Όσο μεγαλύτερο είναι το φίλτρο, τόσο πιο ωραία μπορεί να συντονιστεί η απόκριση. Με το μήκος και τους συντελεστές Ν, float h [N] = {…………}, αποφασίστηκε, η εφαρμογή του φίλτρου FIR είναι αρκετά απλή.
Απόκριση συχνότητας ενός φίλτρου FIR
Το Z Transform of a FIR Filter είναι
Για ένα φίλτρο N-tap FIR με συντελεστή h (k), τότε το o / p ορίζεται ως
y (n) = h (0) x (n) + h (1) x (n-1) + h (2) x (n-2) + ……… h (N-1) x (nN-1 )
Ο μετασχηματισμός Z του φίλτρου είναι
H (z) = h (0) z-0 + h (1) z-1 + h (2) z-2 + ……… h (N-1) z- (N-1) ή
Λειτουργία μεταφοράς του φίλτρου FIR
Ο τύπος απόκρισης συχνότητας για ένα φίλτρο FIR
Το DC Gain ενός φίλτρου FIR είναι
Οι εφαρμογές των φίλτρων FIR αφορούν κυρίως τις ψηφιακές επικοινωνίες στα ενδιάμεσα στάδια συχνότητας του δέκτη. Για παράδειγμα, ένα ψηφιακό ραδιόφωνο λαμβάνει και μετατρέπει το αναλογικό σήμα στην ενδιάμεση συχνότητα και μετά το μετατρέπει σε ψηφιακό χρησιμοποιώντας με ψηφιακό σε αναλογικό μετατροπέα. Στη συνέχεια, χρησιμοποιεί την πεπερασμένη απόκριση ώθησης για να επιλέξει την προτιμώμενη συχνότητα. Χρησιμοποιείται σε ραδιόφωνο λογισμικού, που επιτρέπει εύκολα προσαρμόσιμα φίλτρα με καλή απόρριψη και χωρίς αλλαγή υλικού.
Έτσι, όλα αφορούν το φίλτρο FIR, το σχεδιασμό φίλτρων FIR, τη λογική δομή και την απόκριση συχνότητας των φίλτρων FIR. Ελπίζουμε να έχετε καλύτερη κατανόηση αυτής της έννοιας. Επιπλέον, τυχόν απορίες σχετικά με αυτό το θέμα και τις εφαρμογές, παρακαλούμε δώστε τις προτάσεις και τα σχόλιά σας στην ενότητα σχολίων παρακάτω. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια είναι η διαφορά μεταξύ του φίλτρου FIR και IIR.
