Um filtro digital introdutório. Nós vamos abrir MicroModeler DSP e selecionar um filtro digital da barra de ferramentas na parte superior e arrastá-lo para o nosso aplicativo Vamos escolher um filtro de média móvel porque é um dos tipos mais simples de filtros Depois de soltar o filtro, Os displays serão atualizados automaticamente Clique para iniciar o MicroModeler DSP em uma nova janela. Todos sabemos o que é uma média - adicione os números juntos e divida por quantos há Um filtro de média móvel faz apenas que Ele armazena um histórico do último N Números e saídas sua média Toda vez que um novo número vem, a média é efetivamente recalculado a partir das amostras armazenadas e um novo número é output. The resposta de freqüência de um filtro. No canto superior direito, vemos o gráfico de Magnitude vs Frequência , Ou quantas freqüências diferentes serão amplificadas ou reduzidas pelo filtro da média móvel Como você poderia esperar, a média das últimas N amostras irá aplicar algum tipo de suavização ao sinal, mantendo as baixas freqüências e rem Podemos controlar o número de entradas anteriores, ou amostras que ele médio, ajustando o comprimento do filtro, N Ajustando isso, podemos ver que temos algum controle básico sobre o qual as freqüências podem passar e quais são descartados. Dentro de um filtro. Se olharmos para a visão de estrutura, podemos ver o que o interior de um filtro de média móvel pode parecer. O diagrama foi anotado para mostrar o que significam os diferentes símbolos Z -1 significam atraso de uma vez Amostra e os símbolos significam adicionar ou combinar os sinais As setas significam multiplicar acho amplificar, reduzir ou escalar o sinal pela quantidade mostrada à direita da seta. Para uma média de 5 amostras, tomamos um quinto 0 2 dos mais Amostra recente, um quinto da segunda amostra mais recente e assim por diante. A cadeia de atrasos é chamado de uma linha de atraso com o sinal de entrada sendo adiada por um passo de tempo adicional como você prossegue ao longo da linha de atraso. As setas também são chamados de torneiras, Assim você poderia quase imaginá-los Como sendo torneiras como a que está na sua pia de cozinha que são todos um quinto aberto Você poderia imaginar o sinal fluindo a partir da esquerda e sendo progressivamente atrasado como ele se move ao longo da linha de atraso, em seguida, recombinados em diferentes forças através das torneiras para formar a saída. Também deve ser fácil ver que a saída do filtro será. Qual é o equivalente à média das últimas 5 amostras Entrada tN significa a entrada atrasada a partir do tempo tN. Na prática, o código gerado pelo MicroModeler DSP usará truques Para fazer isso de forma mais eficiente, de modo que apenas as amostras primeira e última precisam ser envolvidos, mas o diagrama é bom para fins ilustrativos. Se você pode entender isso, então você pode ter uma idéia do que é um filtro FIR Um filtro FIR é idêntico ao Filtro de média móvel, mas em vez de todas as resistências de torneira sendo o mesmo, eles podem ser diferentes. Aqui temos um filtro de média móvel e um filtro FIR Você pode ver que eles são estruturalmente os mesmos, a única diferença é a força Das torneiras. A próxima seção irá apresentá-lo a Finite Impulse Response FIR filtros Ao variar as potências de torneira, podemos criar perto de qualquer resposta de freqüência que queremos. Filtro FIR Basics.1 1 O que são filtros FIR. FIR filtros são um dos Dois tipos primários de filtros digitais usados em aplicações DSP de Processamento de Sinal Digital, sendo o outro tipo IIR.1 2 O que significa FIR significa. FIR significa Resposta de Impulso Finito Se você colocar um impulso, isto é, uma única amostra 1 seguida por muitos 0 Amostras, os zeros sairão após a amostra 1 ter feito o seu caminho através da linha de atraso do filtro.1 3 Por que é a resposta ao impulso finito. No caso comum, a resposta ao impulso é finito, porque não há feedback no FIR A A falta de feedback garante que a resposta ao impulso será finita Portanto, o termo resposta ao impulso finito é quase sinônimo de nenhum feedback. However, se o feedback é empregado ainda a resposta ao impulso é finito, o filtro ainda é um FIR Um exemplo é a média móvel F Ilter, em que a Nth amostra anterior é subtraída alimentada de volta cada vez que uma nova amostra vem Este filtro tem uma resposta de impulso finito, mesmo que use feedback após N amostras de um impulso, a saída será sempre zero.1 4 Como faço Pronunciar FIR. Algumas pessoas dizem que as letras FIR outras pessoas se pronunciam como se fosse um tipo de árvore Nós preferimos a árvore A diferença é se você fala sobre um filtro FIR ou um filtro FIR.1 5 Qual é a alternativa para filtros FIR. DSP Filtros também podem ser Infinite Impulse Response IIR Veja dspGuru s IIR FAQ IIR filtros de feedback uso, então quando você inserir um impulso a saída teórica anéis indefinidamente.1 6 Como fazer filtros FIR comparar a IIR filters. Each tem vantagens e desvantagens Em geral, no entanto, As vantagens dos filtros FIR ultrapassam as desvantagens, por isso são muito mais utilizadas do que as IIRs.1 6 1 Quais são as vantagens dos Filtros FIR em comparação com os filtros IIRparados aos filtros IIR, os filtros FIR oferecem as seguintes vantagens. Os filtros de fase linear retardam o sinal de entrada, mas não distorcem a sua fase. São simples de implementar Na maioria dos microprocessadores DSP, o cálculo do FIR pode ser feito através de uma única instrução. Adequado a aplicações de taxa múltipla Por multi-taxa, quer dizer quer decimagem reduzindo a taxa de amostragem, interpolação aumentando a taxa de amostragem, ou ambos Quer dizimando ou interpolando, o uso de filtros FIR permite alguns dos cálculos a ser omitido, proporcionando assim um Eficiência computacional importante Em contraste, se forem usados filtros IIR, cada saída deve ser calculada individualmente, mesmo que a saída seja descartada para que o feedback seja incorporado no filtro. Eles têm propriedades numéricas desejáveis Na prática, todos os filtros DSP devem ser implementados Usando aritmética de precisão finita, ou seja, um número limitado de bits O uso da aritmética de precisão finita em filtros IIR pode causar problemas significativos devido à Mas os filtros FIR sem feedback normalmente podem ser implementados usando menos bits e o designer tem menos problemas práticos para resolver relacionados à aritmética não ideal. Eles podem ser implementados usando aritmética fraccionada Diferentemente dos filtros IIR, é sempre possível implementar Um filtro FIR usando coeficientes com magnitude menor que 1 0 O ganho global do filtro FIR pode ser ajustado na sua saída, se desejado Esta é uma consideração importante ao usar DSPs de ponto fixo, porque torna a implementação muito mais simples.1 6 2 Quais são as desvantagens dos Filtros FIR em comparação com os filtros IIR comparados com os filtros IIR, os filtros FIR têm, por vezes, a desvantagem de que necessitam de mais memória e / ou cálculo para obter uma determinada característica de resposta do filtro Também certas respostas não são práticas de implementar com filtros FIR .1 7 Que termos são usados na descrição de filtros FIR. Resposta de Impulso A resposta de impulso de um filtro FIR é na verdade apenas o conjunto de coeficientes FIR Se você colocar um impulso em um filtro FIR que consiste em uma amostra 1 seguida por muitas amostras 0, a saída do filtro será o conjunto de coeficientes, como a amostra 1 passa passado cada coeficiente por sua vez para formar a saída. Tap A FIR tap é simplesmente um par de coeficientes de atraso O número de toques FIR, muitas vezes designado como N é uma indicação de 1 a quantidade de memória necessária para implementar o filtro, 2 o número de cálculos necessários e 3 a quantidade de filtragem que o filtro pode fazer Em um contexto de FIR, um MAC é a operação de multiplicar um coeficiente pela amostra de dados atrasada correspondente e acumular o resultado. As FIRs geralmente requerem um MAC por torneira A maioria dos microprocessadores DSP implementa a operação MAC em um único ciclo de instrução. Banda de Transição A banda de freqüências entre as bandas passband e stopband Quanto mais estreita for a banda de transição, Plement o filtro Uma pequena banda de transição resulta em um sharp filter. Delay Line O conjunto de elementos de memória que implementam os elementos de atraso Z -1 do cálculo FIR. Circular Buffer Um buffer especial que é circular porque incrementar no final faz com que ele envolva Ao redor do começo, ou porque decrementar desde o início faz com que ele envolva em torno da extremidade Os buffers circulares são muitas vezes fornecidos por microprocessadores DSP para implementar o movimento das amostras através da linha de retardo FIR sem ter que literalmente mover os dados na memória Quando Um novo exemplo é adicionado ao buffer, ele automaticamente substitui o mais antigo. DSP Design Tools. Frequency Resposta do Filtro de Média Móvel e FIR Filterpare a resposta de freqüência do filtro de média móvel com a do filtro FIR regular Definir os coeficientes do regular FIR como uma seqüência de escala 1 s O fator de escala é 1 filterLength. Create um objeto System e defina seus coeficientes para 1 40 Para calcular a média móvel E, criar um objeto System com uma janela deslizante de comprimento 40 para calcular a média móvel Ambos os filtros têm os mesmos coeficientes A entrada é ruído branco Gaussiano com uma média de 0 e um desvio padrão de 1.Visualizar a resposta em frequência de ambos os filtros por Usando fvtool. As respostas de freqüência correspondem exatamente, o que prova que o filtro de média móvel é um caso especial do filtro FIR. Para comparação, veja a resposta de freqüência do filtro sem noisepare a resposta de freqüência do filtro s para o do filtro ideal You can Verifique que o lobo principal na banda de passagem não é plano e as ondulações na banda de interrupção não são limitadas A resposta de freqüência do filtro de média móvel não corresponde à resposta de freqüência do filtro ideal. Para realizar um filtro FIR ideal, altere os coeficientes do filtro para Um vetor que não é uma seqüência de 1s escalado A resposta de freqüência do filtro muda e tende a se aproximar da resposta do filtro ideal. Design os coeficientes de filtro baseados em pr Especificações do filtro edefinido Por exemplo, projete um filtro FIR equiripple com uma freqüência de corte normalizada de 0 1, uma ondulação de banda passante de 0 5 e uma atenuação de banda de interrupção de 40 dB Use para definir as especificações do filtro e o método de projeto para projetar o filtro. A resposta do filtro na banda de acesso é quase plana, semelhante à resposta ideal e a banda de interrupção tem equiripples restritos. MATLAB e Simulink são marcas registradas da The MathWorks, Inc Consulte uma lista de outras marcas registradas da The MathWorks, Inc. Outro produto ou marca São marcas comerciais ou marcas registradas de seus respectivos proprietários. Selecione seu país.
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