În procesarea semnalului digital, un FIR este un filtru al cărui răspuns la impuls este de perioadă finită, ca urmare a acestuia se instalează la zero în timp finit. Acest lucru este adesea diferențiat de filtrele IIR, care pot avea feedback intern și vor răspunde în continuare la nesfârșit. Răspunsul la impuls al unui filtru FIR de timp discret de ordinul N ia exact N + 1 eșantioane înainte ca acesta să se stabilească la zero. Filtrele FIR sunt cel mai popular tip de filtre executate în software și aceste filtre pot fi în timp continuu, analogic sau digital și în timp discret. Tipuri speciale de filtre FIR sunt și anume, Boxcar, Hilbert Transformer, Differiator, Lth-Band și Raised-Cosine.
Ce este FIR Filter?
Termenul de abreviere FIR este „Răspuns la impuls finit” și este unul dintre cele două tipuri principale de filtre digitale utilizate în aplicațiile DSP. Filtrele sunt condiționatoare de semnal și funcția fiecărui filtru este, permite un component AC și blochează componentele DC. Cel mai bun exemplu de filtru este o linie telefonică, care acționează ca un filtru. Deoarece limitează frecvențele la o furie semnificativ mai mică decât gama de ființe umane care pot auzi frecvențe.
Filtre FIR pentru procesarea semnalului digital
Există diferite tipuri de filtre, și anume LPF, HPF, BPF, BSF. Un LPF permite numai semnale de joasă frecvență prin intermediul său / o, astfel încât acest filtru este utilizat pentru a elimina frecvențele înalte. Un LPF este convenabil pentru a controla cea mai mare gamă de frecvențe într-un semnal audio. Un HPF este destul de opus LPF. Deoarece respinge numai componentele de frecvență sub un anumit prag. Cel mai bun exemplu de HPF este, întreruperea puterii acustice de 60Hz, care poate fi selectată ca zgomot asociat cu aproape orice semnal din SUA.
Alternativa filtrului IR este un filtru DSP care poate fi și IIR. Filtrele IIR folosesc feedback-ul, deci atunci când i / p un impuls, o / p sună teoretic pentru totdeauna. Termenii folosiți pentru descrierea filtrelor IR sunt Tap, răspuns la impuls, MAC (multiplicare acumulată), linie de întârziere, bandă de tranziție și tampon circular.
Metode de proiectare a filtrului FIR
Metodele de proiectare ale filtrului FIR se bazează pe aproximarea filtrului ideal. Filtrul care urmează se apropie de caracteristica perfectă, deoarece ordinea filtrului va crește, astfel încât crearea filtrului și implementarea acestuia sunt complicate.
Procesul de proiectare începe cu necesitățile și specificațiile filtrului FIR. Metoda utilizată în procesul de proiectare a filtrului depinde de implementare și specificații. Există multe avantaje și dezavantaje ale metodelor de proiectare. Astfel, este foarte semnificativ să alegeți metoda potrivită pentru proiectarea filtrului FIR. Datorită eficienței și simplității filtrului FIR, cel mai frecvent este utilizată metoda ferestrei. Cealaltă metodă, frecvența de eșantionare, este, de asemenea, foarte simplă de utilizat, dar există o mică atenuare în banda de oprire.
Structura logică a filtrului FIR
Un filtru FIR este utilizat pentru a implementa aproape orice tip de răspuns digital în frecvență. De obicei, aceste filtre sunt proiectate cu un multiplicator, adăugătoare și o serie de întârzieri pentru a crea ieșirea filtrului. Următoarea figură prezintă diagrama de bază a filtrului FIR cu lungimea N. Rezultatul întârzierilor funcționează pe eșantioane de intrare. Valorile lui hk sunt coeficienții utilizați pentru multiplicare. Deci, o / p la un moment dat și aceasta este însumarea tuturor eșantioanelor întârziate înmulțite cu coeficienții corespunzători.
Structura logică a filtrului FIR
designul filtrului poate fi definit ca, este procesul de alegere a lungimii și coeficienților filtrului. Intenția este de a seta parametrii astfel încât parametrii necesari, cum ar fi o bandă de oprire și o bandă de trecere, să dea rezultatul de la rularea filtrului. Majoritatea inginerilor folosesc software-ul MATLAB pentru a proiecta filtrul.
De obicei, filtrele sunt definite prin răspunsurile lor la frecvența separată componente care au găsit semnalul i / p Răspunsurile filtrelor sunt clasificate în trei tipuri pe baza frecvențelor, cum ar fi banda de oprire, banda de trecere și banda de tranziție. Răspunsul benzii de trecere este efectul filtrului asupra componentelor de frecvență care sunt livrate prin majoritatea neafectate.
Frecvențele din banda de oprire a unui filtru sunt, prin diferență, foarte reduse. Banda de tranziție semnifică frecvențele din mijloc, care pot primi o oarecare reducere, dar nu sunt detașate complet de semnalul o / p.
Răspunsul în frecvență al unui filtru FIR
Graficul de răspuns în frecvență al filtrului este prezentat mai jos, unde ωp este frecvența de încheiere a benzii de trecere, ωs este frecvența de început a benzii de oprire, la fel ca și cantitatea de atenuare din banda de oprire. Frecvențele b / n ωp și drops scad în banda de tranziție și sunt reduse într-un grad mai mic. Aceasta confirmă faptul că filtrul îndeplinește specificațiile preferate include lățimea de bandă de tranziție, ondularea, lungimea filtrului și coeficienții. Cu cât filtrul este mai lung, cu atât răspunsul poate fi reglat mai fin. Cu lungimea și coeficienții N, float h [N] = {…………}, decis, implementarea filtrului FIR este destul de simplă.
Răspunsul în frecvență al unui filtru FIR
Transformarea Z a unui filtru FIR este
Pentru un filtru FIR N-tap cu coeficient h (k), atunci o / p este definit ca
y (n) = h (0) x (n) + h (1) x (n-1) + h (2) x (n-2) + ……… h (N-1) x (nN-1 )
Transformata Z a filtrului este
H (z) = h (0) z-0 + h (1) z-1 + h (2) z-2 + ……… h (N-1) z- (N-1) sau
Funcția de transfer a filtrului FIR
Formula de răspuns în frecvență pentru un filtru FIR
Câștigul DC al unui filtru FIR este
Aplicațiile filtrelor FIR implică în principal comunicații digitale în etapele de frecvență intermediare ale receptorului. De exemplu, un radio digital primește și convertește semnalul analogic în frecvența intermediară și apoi îl convertește în digital folosind un convertor digital în analog. Apoi folosește răspunsul impulsului finit pentru a alege frecvența preferată. Este utilizat în software-ul radio, care permite filtrele ușor de adaptat, cu respingere bună și fără schimbarea hardware-ului.
Astfel, este vorba despre filtrul FIR, proiectarea filtrului FIR, structura logică și răspunsul în frecvență al filtrelor FIR. Sperăm că ați înțeles mai bine acest concept. În plus, orice întrebări referitoare la acest subiect și aplicații, vă rugăm să oferiți sugestiile și comentariile dvs. în secțiunea de comentarii de mai jos. Iată o întrebare pentru dvs., care este diferența dintre filtrul FIR și filtrul IIR.
