Bij digitale signaalverwerking is een FIR een filter waarvan de impulsresponsie een eindige periode heeft, als gevolg hiervan wordt het in eindige tijd op nul gezet. Dit is vaak in tegenstelling tot IIR-filters, die interne feedback kunnen hebben en nog steeds voor onbepaalde tijd zullen reageren. De impulsresponsie van een N-de orde FIR-filter met discrete tijd neemt precies N + 1 monsters voordat het zich op nul vestigt. FIR-filters zijn meest populaire soort filters uitgevoerd in software en deze filters kunnen continue tijd, analoog of digitaal en discrete tijd zijn. Bijzondere soorten FIR filters zijn namelijk Boxcar, Hilbert Transformer, Differentiator, Lth-Band en Raised-Cosine.
Wat is FIR-filter?
De term FIR-afkorting is 'Finite Impulse Response' en het is een van de twee hoofdtypen digitale filters die in DSP-toepassingen worden gebruikt. Filters zijn signaalconditioners en de functie van elk filter is dat het AC-componenten mogelijk maakt en DC-componenten blokkeert. Het beste voorbeeld van het filter is een telefoonlijn, die als filter fungeert. Omdat het frequenties beperkt tot een woede die aanzienlijk kleiner is dan het bereik dat mensen frequenties kunnen horen.
FIR-filters voor digitale signaalverwerking
Er zijn verschillende soorten filters, namelijk LPF, HPF, BPF, BSF. Een LPF laat alleen laagfrequente signalen toe via de o / p, dus dit filter wordt gebruikt om hoge frequenties te elimineren. Een LPF is handig voor het regelen van het hoogste frequentiebereik in een audiosignaal. Een HPF is precies het tegenovergestelde van LPF. Omdat het alleen frequentiecomponenten onder een bepaalde drempel verwerpt. Het beste voorbeeld van de HPF is het uitschakelen van de 60 Hz hoorbare wisselstroom, die kan worden geselecteerd als ruis die bij vrijwel elk signaal in de VS hoort.
Het alternatief van een IR-filter is een DSP-filter dat ook IIR kan zijn. IIR-filters gebruiken feedback, dus als je een impuls geeft, gaat de o / p theoretisch voor altijd over. De termen die worden gebruikt voor het beschrijven van IR-filters zijn tap, impulsresponsie, MAC (multiply accumulate), vertragingslijn, overgangsband en circulaire buffer.
Ontwerpmethoden van FIR-filter
De ontwerpmethoden van FIR-filter zijn gebaseerd op benadering van het ideale filter. Het daaropvolgende filter benadert de perfecte eigenschap omdat de volgorde van het filter zal toenemen, waardoor het maken van het filter en de implementatie ervan extra gecompliceerd wordt.
Het ontwerpproces begint met benodigdheden en specificaties van het FIR-filter. De methode die wordt gebruikt in het ontwerpproces van het filter is afhankelijk van de implementatie en specificaties. Er zijn veel voor- en nadelen van de ontwerpmethoden. Het is dus erg belangrijk om de juiste methode voor FIR-filterontwerp te kiezen. Vanwege de efficiëntie en eenvoud van het FIR-filter wordt de meest gebruikelijke venstermethode gebruikt. De andere methode van bemonsteringsfrequentie is ook heel eenvoudig te gebruiken, maar er is een kleine verzwakking in de stopband.
Logische structuur van FIR-filter
Een FIR-filter wordt gebruikt om bijna elk type digitale frequentierespons te implementeren. Meestal zijn deze filters ontworpen met een vermenigvuldiger, optellers en een reeks vertragingen om de output van het filter te creëren. De volgende afbeelding toont het basis FIR-filterschema met N-lengte. Het resultaat van vertragingen werkt op invoermonsters. De waarden van hk zijn de coëfficiënten die worden gebruikt voor vermenigvuldiging. Zodat de o / p per keer en dat is de som van alle vertraagde monsters vermenigvuldigd met de juiste coëfficiënten.
Logische structuur van FIR-filter
De filterontwerp kan worden gedefinieerd zoals, het is het proces van het kiezen van de lengte en coëfficiënten van het filter. Het is de bedoeling om de parameters zo in te stellen dat de vereiste parameters, zoals een stopband en een doorlaatband, het resultaat geven van het filteren. De meeste ingenieurs gebruiken MATLAB-software om het filter te ontwerpen.
Meestal worden filters gedefinieerd door hun reacties op de afzonderlijke frequentie componenten die zijn gevonden het i / p-signaal De reacties van de filters worden ingedeeld in drie typen op basis van de frequenties zoals stopband, doorlaatband en overgangsband. De respons van de doorlaatband is het effect van het filter op frequentiecomponenten die grotendeels onaangetast worden geleverd.
Frequenties in de stopband van een filter zijn per verschil sterk verminderd. De overgangsband duidt de frequenties in het midden aan, die mogelijk enige reductie ontvangen, maar niet volledig los staan van het o / p-signaal.
Frequentierespons van een FIR-filter
De frequentieresponsgrafiek van het filter wordt hieronder getoond, waarbij ωp de eindfrequentie van de doorlaatband is, ωs de beginfrequentie van de stopband, evenals de mate van verzwakking in de stopband. Frequenties b / n ωp en ωs dalen in de overgangsband en worden in mindere mate verminderd. Dat bevestigt dat het filter voldoet aan de voorkeursspecificaties, waaronder overgangsbandbreedte, rimpel, filterlengte en coëfficiënten. Hoe langer het filter, hoe fijner de respons kan worden afgestemd. Met de N-lengte en coëfficiënten, float h [N] = {…………}, besloten, is de FIR-filterimplementatie redelijk eenvoudig.
Frequentierespons van een FIR-filter
Z Transformatie van een FIR-filter is
Voor een N-tap FIR-filter met h (k) -coëfficiënt, wordt de o / p gedefinieerd als
y (n) = h (0) x (n) + h (1) x (n-1) + h (2) x (n-2) + ……… h (N-1) x (nN-1 )
De Z-transformatie van het filter is
H (z) = h (0) z-0 + h (1) z-1 + h (2) z-2 + ……… h (N-1) z- (N-1) of
Overdrachtfunctie van FIR-filter
De frequentieresponsformule voor een FIR-filter
DC-versterking van een FIR-filter is
De toepassingen van FIR-filters hebben voornamelijk betrekking op digitale communicatie in de middenfrequentietrappen van de ontvanger. Een digitale radio ontvangt bijvoorbeeld en converteert het analoge signaal naar de middenfrequentie en converteert het vervolgens naar digitaal gebruik met een digitaal naar analoog converter. Gebruikt vervolgens de eindige impulsresponsie om de gewenste frequentie te kiezen. Het wordt gebruikt in softwareradio, die gemakkelijk aanpasbare filters mogelijk maakt met een goede afwijzing en zonder de hardware te wijzigen.
Dit gaat dus allemaal over FIR-filter, FIR-filterontwerp, logische structuur en frequentierespons van FIR-filters. We hopen dat u dit concept beter begrijpt. Bovendien kunt u bij eventuele vragen over dit onderwerp en toepassingen uw suggesties en opmerkingen geven in het commentaargedeelte hieronder. Hier is een vraag voor u, wat is het verschil tussen FIR- en IIR-filter.
