Vet alt om FIR-filtre i digital signalbehandling

I digital signalbehandling er en FIR et filter hvis impulsrespons er av endelig periode, som et resultat av at den setter seg til null på endelig tid. Dette skiller seg ofte fra IIR-filtre, som kan ha intern tilbakemelding og fortsatt vil svare på ubestemt tid. Impulsresponsen til et NIR-ordens diskrete FIR-filter tar nøyaktig N + 1-prøver før det setter seg til null. FIR-filtre er mest populære typen filtre utført i programvare og disse filtrene kan være kontinuerlig tid, analog eller digital og diskret tid. Spesielle typer FIR-filtre er nemlig Boxcar, Hilbert Transformer, Differentiator, Lth-Band og Raised-Cosine.

Hva er FIR-filter?

Begrepet FIR-forkortelse er 'Finite Impulse Response' og det er en av to hovedtyper av digitale filtre som brukes i DSP-applikasjoner. Filtre er signalbalsam og funksjonen til hvert filter er, det tillater en AC-komponent og blokkerer DC-komponenter. Det beste eksemplet på filteret er en telefonlinje, som fungerer som et filter. Fordi det begrenser frekvenser til et raseri som er betydelig mindre enn rekkevidden til mennesker kan høre frekvenser.

FIR-filtre for digital signalbehandling

Det finnes forskjellige typer filtre, nemlig LPF, HPF, BPF, BSF. En LPF tillater bare lavfrekvente signaler gjennom tom sin o / p, så dette filteret brukes til å eliminere høye frekvenser. En LPF er praktisk for å kontrollere det høyeste frekvensområdet i et lydsignal. En HPF er ganske motsatt av LPF. Fordi det avviser bare frekvenskomponenter under noen terskel. Det beste eksemplet på HPF er å kutte ut 60Hz lydstrøm, som kan velges opp som støy tilknyttet nesten ethvert signal i USA.

Alternativet med IR-filter er et DSP-filter som også kan være IIR. IIR-filtre bruker tilbakemelding, så når du i / p en impuls ringer teoretisk o / p for alltid. Begrepene som brukes for å beskrive IR-filtre er Tap, impulsrespons, MAC (multiply accumulate), forsinkelseslinje, overgangsbånd og sirkulær buffer.

Designmetoder for FIR-filter

Designmetodene for FIR-filter basert på tilnærming til det ideelle filteret. Det påfølgende filteret nærmer seg den perfekte karakteristikken fordi rekkefølgen på filteret vil øke, slik at filteret og implementeringen av det blir komplisert.

Designprosessen starter med nødvendigheter og spesifikasjoner FIR-filteret. Metoden som brukes i designprosessen til filteret, avhenger av implementeringen og spesifikasjonene. Det er mange fordeler og ulemper ved designmetodene. Dermed er det veldig viktig å velge riktig metode for FIR-filterdesign. På grunn av effektiviteten og enkelheten til FIR-filteret brukes oftest vindusmetoden. Den andre metoden for samplingsfrekvens er også veldig enkel å bruke, men det er en liten demping i stoppbåndet.

Logisk struktur av FIR-filter

Et FIR-filter brukes til å implementere nesten alle typer digital frekvensrespons. Vanligvis er disse filtrene designet med en multiplikator, tillegg og en rekke forsinkelser for å skape utdata fra filteret. Følgende figur viser det grunnleggende FIR-filterdiagrammet med N-lengde. Resultatet av forsinkelser fungerer på inngangsprøver. Verdiene til hk er koeffisientene som brukes til multiplikasjon. Slik at o / p om gangen og det er summeringen av alle forsinkede prøver multiplisert med passende koeffisienter.

Logisk struktur av FIR-filter

De filterdesign kan defineres som det er prosessen med å velge lengde og koeffisienter for filteret. Hensikten er å sette parametrene slik at de nødvendige parametrene som stoppbånd og passbånd vil gi resultatet av å kjøre filteret. De fleste ingeniører bruker MATLAB-programvare for å designe filteret.

Vanligvis er filtre definert av deres svar på den separate frekvensen komponenter som fant i / p-signalet Svarene fra filtrene er klassifisert i tre typer basert på frekvensene som stoppbånd, passbånd og overgangsbånd. Passbåndets respons er filterets effekt på frekvenskomponenter som leveres gjennom for det meste upåvirket.

Frekvenser i stoppbåndet til et filter er, etter forskjell, sterkt redusert. Overgangsbåndet indikerer frekvensene i midten, som kan motta en viss reduksjon, men ikke er løsrevet helt fra o / p-signalet.

Frekvensrespons av et FIR-filter

Frekvensresponsplottet til filteret er vist nedenfor, hvor ωp er sluttbåndets sluttfrekvens, ωs er stoppbåndets begynnelsesfrekvens, Som det er mengden av demping i stoppbåndet. Frekvenser b / n ωp og drops faller i overgangsbåndet og reduseres i noe mindre grad. Det bekrefter at filteret oppfyller de foretrukne spesifikasjonene inkluderer overgangsbåndbredde, rippel, filterlengde og koeffisienter. Jo lenger filteret er, desto finere kan responsen innstilles. Med N-lengde og koeffisienter, float h [N] = {…………}, bestemt, er implementeringen av FIR-filter ganske grei.

Frekvensrespons av et FIR-filter

Z Transform av et FIR-filter er

For et N-tap FIR-filter med h (k) -koeffisient, 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 )

Z-transformasjonen av filteret er
H (z) = h (0) z-0 + h (1) z-1 + h (2) z-2 + ……… h (N-1) z- (N-1) eller

Overføringsfunksjon for FIR-filter

Formel for frekvensrespons for et FIR-filter

DC gevinst av et FIR filter er

Anvendelsen av FIR-filtre involverer hovedsakelig digital kommunikasjon i mottakerens mellomfrekvensstrinn. For eksempel mottar en digital radio og konverterer det analoge signalet til mellomfrekvensen og konverterer det deretter til digitalt bruker med en digital til analog omformer. Bruk deretter den endelige impulsresponsen til å velge ønsket frekvens. Den brukes i programvareradio, som tillater lett tilpassbare filtre med god avvisning og uten å bytte maskinvare.

Dermed handler alt om FIR-filter, FIR-filterdesign, logisk struktur og frekvensrespons for FIR-filtre. Vi håper at du har fått en bedre forståelse av dette konseptet. Videre, eventuelle spørsmål angående dette emnet og applikasjonene, vennligst gi dine forslag og kommentarer i kommentarfeltet nedenfor. Her er et spørsmål til deg, hva er forskjellen mellom FIR og IIR filter.