En el processament de senyals digitals, un FIR és un filtre la resposta de l’impuls és de període finit, com a resultat que s’estableix a zero en temps finit. Sovint, això es distingeix dels filtres IIR, que poden tenir retroalimentació interna i que encara respondran indefinidament. La resposta impulsiva d’un filtre FIR de temps discret d’ordre N és precisament una mostra N + 1 abans que es posi a zero. Els filtres FIR són tipus de filtres més populars executats en programari i aquests filtres poden ser de temps continu, analògic o digital i de temps discret. Els tipus especials de filtres FIR són, concretament, Boxcar, Hilbert Transformer, Differentiator, Lth-Band i Raised-Cosine.
Què és el filtre FIR?
El terme abreviatura FIR és 'Resposta d'impulsos finits' i és un dels dos tipus principals de filtres digitals que s'utilitzen en aplicacions DSP. Els filtres són condicionadors de senyal i la funció de cada filtre és que permet components de CA i bloqueja components de CC. El millor exemple del filtre és una línia telefònica que actua com a filtre. Perquè, limita les freqüències a una ràbia significativament menor que la gamma d'éssers humans que poden escoltar freqüències.
Filtres FIR per al processament de senyals digitals
Hi ha diversos tipus de filtres, a saber, LPF, HPF, BPF, BSF. Un LPF només permet senyals de baixa freqüència a través del seu o / p, de manera que aquest filtre s’utilitza per eliminar les freqüències altes. Un LPF és convenient per controlar el màxim rang de freqüències en un senyal d'àudio. Un HPF és molt oposat a LPF. Com que, només rebutja components de freqüència per sota d'algun llindar. El millor exemple de la HPF és tallar la potència acústica de 60 Hz, que es pot seleccionar com a soroll associat a gairebé qualsevol senyal als EUA.
L'alternativa del filtre IR és un filtre DSP que també pot ser IIR. Els filtres IIR utilitzen la retroalimentació, de manera que, quan feu un impuls, l’o / p sona teòricament per sempre. Els termes que s’utilitzen per descriure els filtres IR són Tap, resposta a l’impuls, MAC (acumulació múltiple), línia de retard, banda de transició i memòria intermèdia circular.
Mètodes de disseny del filtre FIR
Els mètodes de disseny del filtre FIR es basen en l’aproximació del filtre ideal. El filtre següent s'acosta a la característica perfecta perquè l'ordre del filtre augmentarà, de manera que crear el filtre i la seva implementació addicional és complicat.
El procés de disseny comença amb les necessitats i especificacions del filtre FIR. El mètode utilitzat en el procés de disseny del filtre depèn de la implementació i les especificacions. Hi ha molts avantatges i desavantatges dels mètodes de disseny. Per tant, és molt significatiu triar el mètode adequat per al disseny del filtre FIR. A causa de l'eficiència i la simplicitat del filtre FIR, s'utilitza el mètode de finestra més habitual. L'altre mètode de freqüència de mostreig del mètode també és molt senzill d'utilitzar, però hi ha una petita atenuació a la banda de parada.
Estructura lògica del filtre FIR
Un filtre FIR s'utilitza per implementar gairebé qualsevol tipus de resposta de freqüència digital. Normalment, aquests filtres estan dissenyats amb un multiplicador, sumadors i una sèrie de retards per crear la sortida del filtre. La següent figura mostra el diagrama bàsic del filtre FIR amb longitud N. El resultat dels retards funciona en mostres d’entrada. Els valors de hk són els coeficients que s’utilitzen per a la multiplicació. De manera que l’o / p alhora és la suma de totes les mostres retardades multiplicades pels coeficients adequats.
Estructura lògica del filtre FIR
El es pot definir el disseny del filtre com, és el procés de triar la longitud i els coeficients del filtre. La intenció és establir els paràmetres de manera que els paràmetres necessaris, com ara una banda d’aturada i una banda de pas, donin el resultat d’executar el filtre. La majoria dels enginyers utilitzen el programari MATLAB per dissenyar el filtre.
Normalment, els filtres es defineixen per les seves respostes a la freqüència separada components que es van trobar el senyal i / p Les respostes dels filtres es classifiquen en tres tipus segons les freqüències com ara la banda d'aturada, la banda de pas i la banda de transició. La resposta de la banda de pas és l’efecte del filtre sobre els components de freqüència que s’entreguen gairebé no afectats.
Les freqüències de la banda de parada d’un filtre són, per diferència, molt reduïdes. La banda de transició significa les freqüències del centre, que poden rebre una certa reducció, però que no es separen completament del senyal o / p.
Resposta de freqüència d’un filtre FIR
A continuació es mostra el gràfic de resposta en freqüència del filtre, on ωp és la freqüència final de la banda passada, ωs és la freqüència inicial de la banda stop, així com la quantitat d’atenuació de la banda stop. Les freqüències b / n ωp i ωs cauen a la banda de transició i es redueixen en un grau menor. Això confirma que el filtre compleix les especificacions preferides: ample de banda de transició, ondulació, longitud i coeficients del filtre. Com més llarg sigui el filtre, més finament es pot ajustar la resposta. Amb la longitud i els coeficients de N, flotant h [N] = {…………}, decidit, la implementació del filtre FIR és bastant senzilla.
Resposta de freqüència d’un filtre FIR
La transformació Z d'un filtre FIR és
Per a un filtre FIR N-tap amb el coeficient h (k), llavors l’o / p es defineix com
y (n) = h (0) x (n) + h (1) x (n-1) + h (2) x (n-2) + ……… h (N-1) x (nN-1 )
La transformada Z del filtre és
H (z) = h (0) z-0 + h (1) z-1 + h (2) z-2 + ……… h (N-1) z- (N-1) o
Funció de transferència del filtre FIR
La fórmula de resposta de freqüència per a un filtre FIR
El guany DC d'un filtre FIR és
Les aplicacions dels filtres FIR participen principalment en comunicacions digitals en les etapes de freqüència intermèdia del receptor. Per exemple, una ràdio digital rep i converteix el senyal analògic en la freqüència intermèdia i després el converteix en digital utilitzant amb un convertidor digital a analògic. A continuació, utilitza la resposta d’impuls finit per triar la freqüència preferida. S'utilitza en programes de ràdio que permeten filtrar fàcilment adaptables amb un bon rebuig i sense canviar de maquinari.
Per tant, es tracta de filtres FIR, disseny de filtres FIR, estructura lògica i resposta de freqüència dels filtres FIR. Esperem que tingueu una millor comprensió d’aquest concepte. A més, si teniu cap pregunta sobre aquest tema i aplicacions, doneu els vostres suggeriments i comentaris a la secció de comentaris següent. Aquí teniu una pregunta, quina és la diferència entre el filtre FIR i el filtre IIR.
