fir滤波器算法
① FIR和IIR滤波器这两种滤波器有什么区别
1、响应不同:两种滤波器都是数字滤波器。根据冲激响应的不同,将数字滤波器分为有限冲激响应(FIR)滤波器和无限冲激响应(IIR)滤波器。对于FIR滤波器,冲激响应在有限时间内衰减为零,其输出仅取决于当前和过去的输入信号值。对于IIR滤波器,冲激响应理论上应会无限持续,其输出不仅取决于当前和过去的输入信号值,也取决于过去的信号输出值。
2、相位不同:FIR:有限脉冲响应滤波器。有限说明其脉冲响应是有限的。与IIR相比,它具有线性相位、容易设计的优点。这也就说明,IIR滤波器具有相位不线性,不容易设计的缺点。
3、影响不同:而另一方面,IIR却拥有FIR所不具有的缺点,那就是设计同样参数的滤波器,FIR比IIR需要更多的参数。这也就说明,要增加DSP的计算量。DSP需要更多的计算时间,对DSP的实时性有影响。
② 详解FIR滤波器和IIR滤波器的区别
1. 在相同技术指标下,IIR滤波器由于存在着输出对输入的反馈,因而可用比FIR滤波器较少的阶数来满足指标的要求,这样一来所用的存储单元少,运算次数少,较为经济。例如用频率抽样法设计阻带衰减为-20db的FIR滤波器,其阶数要33阶才能达到,而如果用双线性变换法设计只需4-5阶的切贝雪夫滤波器,即可达到指标要求,所以FIR滤波器的阶数要高5-10倍左右。
2. FIR滤波器可得到严格的线性相位,而IIR滤波器则做不到这一点,IIR滤波器选择性愈好,则相位的非线性愈严重,困而,如果IIR滤波器要得到线性相位,又要满足幅度滤波的技术要求,必须加全通网络进行相位校正,这同样会大大增加滤波器的阶数,从这一点上看,FIR滤波器又优于IIR滤波器。
3. FIR滤波器主要采用非递归结构,因而从理论上以及时性从实际的有限精度的运算中,都是稳定的。有限精度运算误差也较小,IIR滤波器必须采用递归的结构,极点必须在Z平面单位圆内,才能稳定,这种结构,运算中的四舍五入处理,有时会引起寄生振荡。
4. FIR滤波器,由于冲激响应是有限长的,因而可以用快速傅里叶变换算法,这样运算速度可以快得多,IIR滤波器则不能这样运算。
5. 从设计上看,IIR滤波器可以利用模拟滤波器设计的现成闭合公式、数据和表格,因而计算工作量较小,对计算工具要求不高。FIR滤波器则一般没有现成的设计公式,窗函数法只给出窗函数的计算工式,但计算通带、阻带衰衰减仍无显示表达式。一般FIR滤波器设计只有计算机程序可资利用,因而要借助于计算机。
6. IIR滤波器主要是设计规格化的、频率特性为分段常数的标准低通、高通、带通、带阻、全通滤波器,而FIR滤波器则要灵活得多,例如频率抽样设计法,可适应各种幅度特性的要求,因而FIR滤波器则要灵活得多,例如频率器可设计出理想正交变换器、理想微分器、线性调频器等各种网络,适应性较广。而且,目前已有许多FIR滤波器的计算机程序可供使用。
③ FIR滤波器时延问题
FIR(Finite Impulse Response)数字滤波器因其具有良好的线性特性而被广泛应用,但在利用FIR滤波器进行实际信号的滤波处理中,滤波后信号将会不可避免地产生明显的时延,影响滤波器的性能,从而限制了该滤波器在实际中的一些应用。
为了解决这一问题,从FIR滤波器的相位特性出发,首先需要从理论上深入分析FIR滤波器产生时延的原因,获得了FIR数字滤波器产生时延的内在规律,并给出了消除时延的数学模型。
(3)fir滤波器算法扩展阅读:
FIR滤波器的工作原理:
在进入FIR滤波器前,首先要将信号通过A/D器件进行模数转换,把模拟信号转化为数字信号;为了使信号处理能够不发生失真,信号的采样速度必须满足香农采样定理,一般取信号频率上限的4-5倍作为采样频率。
通常可用速度较高的逐次逼进式A/D转换器,不论采用乘累加方法还是分布式算法设计FIR滤波器,滤波器输出的数据都是一串序列,要使它能直观地反应出来,还需经过数模转换,因此由FPGA构成的FIR滤波器的输出须外接D/A模块。
④ 急!!!!!!!!用窗函数法设计FIR滤波器的主要特点是什么
系统的单位冲激响应h (n)在有限个n值处不为零。系统函数H(z)在|z|>0处收敛,极点全部在z = 0处(因果系统)。结构上主要是非递归结构,没有输出到输入的反馈,但有些结构中(例如频率抽样结构)也包含有反馈的递归部分。
设FIR滤波器的单位冲激响应h (n)为一个N点序列,0 ≤ n ≤N —1,则滤波器的系统函数为H(z)=∑h(n)*z^-k。
就是说,它有(N—1)阶极点在z = 0处,有(N—1)个零点位于有限z平面的任何位置。
(4)fir滤波器算法扩展阅读:
在进入FIR滤波器前,首先要将信号通过A/D器件进行模数转换,把模拟信号转化为数字信号;为了使信号处理能够不发生失真,信号的采样速度必须满足香农采样定理,一般取信号频率上限的4-5倍做为采样频率;
一般可用速度较高的逐次逼进式A/D转换器,不论采用乘累加方法还是分布式算法设计FIR滤波器,滤波器输出的数据都是一串序列,要使它能直观地反应出来,还需经过数模转换,因此由FPGA构成的FIR滤波器的输出须外接D/A模块。
FPGA有着规整的内部逻辑阵列和丰富的连线资源,特别适合于数字信号处理任务,相对于串行运算为主导的通用DSP芯片来说,其并行性和可扩展性更好,利用FPGA乘累加的快速算法,可以设计出高速的FIR数字滤波器。
⑤ 快要答辩了,我想问的是FIR数字滤波器的原理就是他所采用的算法吗
分布式算法是FPGA过程中的算法优化,根据FIR滤波器的结构特点,将加乘单元进行化简,简化计算单元,缩短计算时间。
FIR设计原理应该是用MATLAB的fir1()函数得到的系数,将系数直接应用到FPGA中,如用VHDL编写代码的话,可将系数设为常量。
FIR原理是滤波的原理,就是h(n)与输入信号卷积后得到输出序列y(n).
算法是在设计过程中的优化,二者不同。
⑥ 简述iir,fir滤波器的优缺点
一、FIR滤波器的优缺点
优点:
1、有着规整的内部逻辑阵列和丰富的连线资源,特别适合于数字信号处理任务,相对于串行运算为主导的通用DSP芯片来说,其并行性和可扩展性更好,利用FPGA乘累加的快速算法,可以设计出高速的FIR数字滤波器。
2、可以无限增加精度(在足够运算能力的前提下),并且不存在IIR滤波器的相位精度问题,是目前比较高端的解决方案。
劣势:
1、因为采用的精度很高,所以对计算资源和内存、功耗的使用更高;
2、FIR在其他领域主要解决高频问题,在音频应用常常遇到1Khz以下的信号,FIR至少需要FIR 512才能对1K以下产生作用
3、过分运算,因为FIR每个处理单元宽度不能调整,因此在解决低频问题时,高频会出现过分运算的情况。
二、IIR滤波器的优缺点
优点:
1、IIR数字滤波器的系统函数可以写成封闭函数的形式。
2、直接设计可以采用优化设计(CAD)法,数字滤波器的系统函数H(Z)的系数ai, bi或零极点ci, di等参数,可采用优化设计的方法。
3、IIR数字滤波器在设计上可以借助成熟的模拟滤波器的成果,如巴特沃斯、契比雪夫和椭圆滤波器等,有现成的设计数据或图表可查,其设计工作量比较小,对计算工具的要求不高。
缺点:
1、IIR数字滤波器的相位特性不好控制,对相位要求较高时,需加相位校准网络。
(6)fir滤波器算法扩展阅读
IIR数字滤波器与FIR数字滤波器的区别:
1、单位响应
IIR滤波器的单位脉冲响应为无限长,网络中有反馈回路。FIR滤波器的单位脉冲响应是有限长的,一般网络中没有反馈回路。
FIR滤波器的系统函数一般是一个有理分式,分母多项式决定滤波器的反馈网络。FIR滤波器的系统函数用下式表示
2、幅频特性
IIR数字滤波器幅频特性精度很高,不是线性相位的,可以应用于对相位信息不敏感的音频信号上;FIR数字滤波器的幅频特性精度较之于IIR数字滤波器低,但是线性相位,就是不同频率分量的信号经过fir滤波器后他们的时间差不变,这是很好的性质。
3、实时信号处理
FIR数字滤波器是有限的单位响应也有利于对数字信号的处理,便于编程,用于计算的时延也小,这对实时的信号处理很重要。
⑦ FIR滤波器的工作原理
在进入FIR滤波器前,首先要将信号通过A/D器件进行模数转换,把模拟信号转化为数字信号;为了使信号处理能够不发生失真,信号的采样速度必须满足奈奎斯特定理,一般取信号频率上限的4-5倍做为采样频率;一般可用速度较高的逐次逼进式A/D转换器,不论采用乘累加方法还是分布式算法设计FIR滤波器,滤波器输出的数据都是一串序列,要使它能直观地反应出来,还需经过数模转换,因此由FPGA构成的FIR滤波器的输出须外接D/A模块。FPGA有着规整的内部逻辑阵列和丰富的连线资源,特别适合于数字信号处理任务,相对于串行运算为主导的通用DSP芯片来说,其并行性和可扩展性更好,利用FPGA乘累加的快速算法,可以设计出高速的FIR数字滤波器。
⑧ 求助FIR滤波器算法
现在进行到第M步,只能得出前面M-N时刻的滤波结果。
补0肯定是不行的。
滤波结果比采样结果延迟N点。
直接先把所有f(t)全部求出来之后再进行滤波当然更方便了。
写成
y(n)=求和a(n)*f(M-N)
更合理