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[導(dǎo)讀]數(shù)字濾波器是由數(shù)字乘法器、加法器和延時單元組成的一種算法或裝置。數(shù)字濾波器的功能是對輸入離散信號的數(shù)字代碼進(jìn)行運(yùn)算處理,以達(dá)到改變信號頻譜的目的。

數(shù)字濾波器是由數(shù)字乘法器、加法器和延時單元組成的一種算法或裝置。數(shù)字濾波器的功能是對輸入離散信號的數(shù)字代碼進(jìn)行運(yùn)算處理,以達(dá)到改變信號頻譜的目的。

數(shù)字濾波器概述

如果采用通用的計算機(jī),隨時編寫程序就能進(jìn)行信號處理的工作,但處理的速度較慢。如果采用專用的計算機(jī)芯片,它是按運(yùn)算方法制成的集成電路,連接信號就能進(jìn)行處理工作,處理的速度飛快,但功能不易更改。如果采用可編程的計算機(jī)芯片,那么,裝入什么程序機(jī)器就能具有什么功能。這種可編程芯片的優(yōu)點很多,是現(xiàn)代電子產(chǎn)品的首選。如果是對模擬信號進(jìn)行處理,則需要添加模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。參考《數(shù)字信號處理》楊毅明著p.183-184,機(jī)械工業(yè)出版社2012年發(fā)行。數(shù)字濾波器是按照程序計算信號,達(dá)到濾波的目的。通過對數(shù)字濾波器的存儲器編寫程序,就可以實現(xiàn)各種濾波功能。對數(shù)字濾波器來說,增加功能就是增加程序,不用增加元件,不受元件誤差的影響,對低頻信號的處理也不用增加芯片的體積。用數(shù)字濾波方法可以擺脫模擬濾波器被元件限制的困擾。數(shù)字濾波器一詞出現(xiàn)于60年代中期。由于電子計算機(jī)技術(shù)和大規(guī)模集成電路的發(fā)展,數(shù)字濾波器已可用計算機(jī)軟件實現(xiàn),也可用大規(guī)模集成數(shù)字硬件實時實現(xiàn)。

數(shù)字濾波器是一個離散時間系統(tǒng)(按預(yù)定的算法,將輸入離散時間信號(對應(yīng)數(shù)字頻率)轉(zhuǎn)換為所要求的輸出離散時間信號的特定功能裝置)。應(yīng)用數(shù)字濾波器處理模擬信號(對應(yīng)模擬頻率)時,首先須對輸入模擬信號進(jìn)行限帶、抽樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換。數(shù)字濾波器輸入信號的數(shù)字頻率(2π*f/fs,f為模擬信號的頻率,fs為采樣頻率,注意區(qū)別于模擬頻率),按照奈奎斯特抽樣定理,要使抽樣信號的頻譜不產(chǎn)生重疊,應(yīng)小于折疊頻率(ws/2=π),其頻率響應(yīng)具有以2π為間隔的周期重復(fù)特性,且以折疊頻率即ω=π點對稱。為得到模擬信號,數(shù)字濾波器處理的輸出數(shù)字信號須經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換、平滑。數(shù)字濾波器具有高精度、高可靠性、可程控改變特性或復(fù)用、便于集成等優(yōu)點。數(shù)字濾波器在語言信號處理、圖像信號處理、醫(yī)學(xué)生物信號處理以及其他應(yīng)用領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。數(shù)字濾波器有低通、高通、帶通、帶阻和全通等類型。它可以是時不變的或時變的、因果的或非因果的、線性的或非線性的。應(yīng)用最廣的是線性、時不變數(shù)字濾波器,以及f.i.r濾波器。

數(shù)字濾波器可以按所處理信號的維數(shù)分為一維、二維或多維數(shù)字濾波器。一維數(shù)字濾波器處理的信號為單變量函數(shù)序列,例如時間函數(shù)的抽樣值。二維或多維數(shù)字濾波器處理的信號為兩個或多個變量函數(shù)序列。例如,二維圖像離散信號是平面坐標(biāo)上的抽樣值。

如果數(shù)字濾波器的單位沖激響應(yīng)h(n)只有有限個非零值,稱為有限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器。如果單位沖激響應(yīng)具有無限多個非零值,稱為無限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器。有限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器一般采取非遞歸型算法結(jié)構(gòu),因此也稱非遞歸型數(shù)字濾波器。無限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器只能采取遞歸型算法結(jié)構(gòu),故又稱遞歸型數(shù)字濾波器。

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