Dsp Bevegelig Gjennomsnitt Filter Utforming

Et innledende digitalt filter. Vi åpner MicroModeler DSP og velger et digitalt filter fra verktøylinjen øverst og drar det til vår søknad. Vi velger et glidende gjennomsnittsfilter fordi det er en av de enkleste filtypene. Når du har slettet filteret, Displayene vil bli oppdatert automatisk Klikk for å starte MicroModeler DSP i et nytt vindu. Vi vet alle hva et gjennomsnitt er - legg til tallene sammen og divider med hvor mange det er. Et glidende gjennomsnittsfilter gjør det bare at det lagrer en historie om den siste N tall og utdata sine gjennomsnitt Hver gang et nytt nummer kommer inn, beregnes gjennomsnittet effektivt fra de lagrede prøvene, og et nytt nummer blir utgang. Frekvensresponsen til et filter. Øverst til høyre ser vi graden av Magnitude vs Frequency , eller hvor mange forskjellige frekvenser vil bli forsterket eller redusert med det bevegelige gjennomsnittlige filteret. Som du kanskje regner med, vil gjennomsnittet av de siste N-prøvene gjelde en viss type utjevning til signalet, beholde lavfrekvensene og remmen Vi kan kontrollere antall tidligere innganger, eller prøver som det blir gjennomsnittlig ved å justere filterlengden, N Ved å justere dette, kan vi se at vi har noen grunnleggende kontroll over hvilke frekvenser som kan passere og som kasseres. inne i et filter. Hvis vi ser på strukturvisningen, kan vi se hva innsiden av et bevegelig gjennomsnittsfilter kan se ut. Diagrammet har blitt annotert for å vise hva de forskjellige symbolene betyr. Z -1-symbolene betyr forsinkelse med en gang prøven og symbolene betyr å legge til eller kombinere signalene Pilene betyr multiplikat tenke forsterker, reduserer eller skala signalet med mengden vist til høyre for pilen. For et gjennomsnitt på 5 prøver tar vi en femtedel av de mest siste prøve, en femtedel av den nest siste prøven og så videre. Kjeden av forsinkelser kalles en forsinkelseslinje med inngangssignalet som blir forsinket med et ekstra tidstrinn mens du går videre langs forsinkelseslinjen. Pilene kalles også kraner, så du kan nesten forestille dem som å være kraner som den i kjøkkenvasken som alle er en femte åpen. Du kan forestille deg signalet som strømmer inn fra venstre og blir gradvis forsinket når det beveger seg langs forsinkelseslinjen, og rekombineres i forskjellige styrker gjennom kranene for å danne utgangen . Det bør også være enkelt å se at utgangen av filteret vil være. Hvilket er ekvivalent med gjennomsnittet av de siste 5 prøvene. Inngang tN betyr forsinket inngang fra tid tN. I praksis vil koden generert av MicroModeler DSP bruke triks for å gjøre dette mer effektivt, slik at bare første og siste prøver må være involvert, men diagrammet er bra for illustrative formål. Hvis du kan forstå dette, kan du få en ide om hva et FIR filter er. Et FIR filter er identisk med Flytende gjennomsnittlig filter, men i stedet for at alle trykkstyrker er de samme, kan de være forskjellige. Her har vi et bevegelig gjennomsnittsfilter og et FIR-filter. Du kan se at de er strukturelt like, den eneste forskjellen er styrken av kranene. Den neste delen vil introdusere deg til Finite Impulse Response FIR-filtre. Ved å variere trykkstyrker, kan vi opprette nær hvilket som helst frekvensrespons som vi vil ha. FIR Filter Basics.1 1 Hva er FIR filters. FIR-filtre er en av to primære typer digitale filtre som brukes i Digital Signal Processing DSP-applikasjoner, den andre typen er IIR.1 2 Hva betyr FIR. FIR betyr Finite Impulse Response Hvis du legger inn en impuls, det vil si en enkelt 1 prøve etterfulgt av mange 0 prøver vil nuller komme ut etter at 1 prøven har gått gjennom filterets forsinkelseslinje.1 3 Hvorfor er impulsresponsen endelig. I det vanlige tilfellet er impulsresponsen endelig fordi det ikke er tilbakemelding i FIR A mangel på tilbakemelding garanterer at impulsresponsen vil være endelig. Termen finite impulsrespons er nesten synonymt med ingen tilbakemelding. Men hvis tilbakemelding er ansatt, er impulsresponsen endelig, men filteret er fortsatt et FIR. Et eksempel er glidende gjennomsnitt f ilter, hvor Nth-forhåndseksemplet trekkes tilbake hver gang en ny prøve kommer inn. Dette filteret har en endelig impulsrespons, selv om den bruker tilbakemelding etter N-impulser, vil utgangen alltid være null. 1 4 Hvordan gjør jeg uttale FIR. Some folk sier bokstavene FIR andre folk uttaler som om det var en type tre Vi foretrekker treet Forskjellen er om du snakker om et FIR filter eller et FIR filter.1 5 Hva er alternativet til FIR filters. DSP? filtre kan også være uendelig impulsrespons IIR Se dspGuru s IIR FAQ IIR-filtre bruker tilbakemelding, så når du skriver inn en impuls, ringer outputen teoretisk på ubestemt tid. 1 6 Hvordan sammenligner FIR-filtre med IIR-filtre. Hver har fordeler og ulemper Totalt sett skjønt, fordelene ved FIR-filter oppveier ulempene, så de blir brukt mye mer enn IIRs. 1 6 1 Hva er fordelene med FIR-filter sammenlignet med IIR-filtersparing til IIR-filtre, tilbyr FIR-filtre følgende fordeler. De kan lett være desi gned for å være lineær fase og vanligvis er Simpelthen, lineærfase filtre forsinker inngangssignalet, men ikke forvrengt sin fase. De er enkle å implementere På de fleste DSP mikroprosessorer kan FIR beregningen gjøres ved å løse en enkelt instruksjon. De er Passer til flerfrekvensapplikasjoner Ved flerfrekvens, mener vi enten dekimering som reduserer samplingsfrekvensen, interpolering øker samplingsfrekvensen, eller begge, enten ved dekimering eller interpolering, gjør bruk av FIR-filtre at noen av beregningene kan utelates, og gir dermed en viktig beregningseffektivitet I motsetning til at IIR-filtre blir brukt, må hver utgang beregnes individuelt, selv om den utgangen vil bli kassert, slik at tilbakemeldingen vil bli innlemmet i filteret. De har ønskelige numeriske egenskaper I praksis må alle DSP-filtre implementeres Bruk av finite-presisjon aritmetikk, det vil si et begrenset antall biter. Bruken av finite-presisjon aritmetikk i IIR-filtre kan forårsake betydelige problemer på grunn av bruk av tilbakemelding, men FIR-filtre uten tilbakemelding kan vanligvis implementeres ved hjelp av færre biter, og designeren har færre praktiske problemer å løse i forbindelse med ikke-ideell aritmetikk. De kan implementeres ved hjelp av fraksjonal aritmetikk I motsetning til IIR-filtre, er det alltid mulig å implementere et FIR-filter som bruker koeffisienter med størrelsen mindre enn 1 0 Den totale forsterkningen av FIR-filteret kan justeres ved utgang, hvis ønskelig. Dette er et viktig hensyn når du bruker fastpunkts-DSP s, fordi det gjør implementeringen mye enklere.1 6 2 Hva er ulempene med FIR-filter sammenlignet med IIR-filtersparing til IIR-filtre, har FIR-filtre noen ganger den ulempen at de trenger mer minne og eller beregning for å oppnå en bestemt filterresponskarakteristikk. Det er også ikke sikkert noen svar er å implementere med FIR-filtre .1 7 Hvilke vilkår brukes til å beskrive FIR-filter. Impulsrespons Impulsresponsen til et FIR-filter er faktisk bare settet med FIR-koeffisienter Hvis du legger en impuls i et FIR-filter som består av en 1 prøve etterfulgt av mange 0 prøver, vil filterets utgang være settet av koeffisienter, da 1 prøven beveger seg forbi hver koeffisient i sin tur for å danne utgangen. Tab A FIR-trykk er ganske enkelt et koeffisientforsinkingspar Antall FIR-kraner, ofte betegnet som N, er en indikasjon på 1 mengden minne som kreves for å implementere filteret, 2 antall beregninger som kreves, og 3 mengden filtrering filteret kan gjøre I virkeligheten betyr flere kraner mer stoppbåndsdemping, mindre krusninger, smalere filtre, etc. Multiply-Akkumuler MAC I en FIR-sammenheng er en MAC driften av å multiplisere en koeffisient av den tilsvarende forsinkede dataprøven og akkumulere resultatet FIRs krever vanligvis en MAC per krets De fleste DSP mikroprosessorer implementerer MAC-operasjonen i en enkelt instruksjons syklus. Transaksjonsbånd Båndet med frekvenser mellom passbånds - og stopbåndskanter. Jo smalere overgangsbåndet er, desto flere kraner er nødvendig for å im Forsøk filteret Et lite overgangsbånd resulterer i et skarpt filter. Delay Line Settet av minneelementer som implementerer Z -1 forsinkelseselementene i FIR-beregningen. Cirkulærbuffer En spesiell buffer som er sirkulær fordi inkrementet på slutten fører til at den vikles rundt til begynnelsen, eller fordi dekrementering fra begynnelsen fører til at den vikles rundt til enden. Sirkulære buffere leveres ofte av DSP mikroprosessorer for å implementere bevegelsen av prøvene gjennom FIR-forsinkelseslinjen uten å måtte bokstavelig talt flytte dataene i minnet. Når en ny prøve blir lagt til bufferen, den erstatter automatisk den eldste. DSP Design Tools. Frequency Response av Moving Average Filter og FIR Filter. Lagre frekvensresponsen til det bevegelige gjennomsnittlige filteret med det vanlige FIR-filteret. Sett koeffisientene til den vanlige FIR-filter som en sekvens av skalert 1 s Skaleringsfaktoren er 1 filterLength. Create et systemobjekt og sett dets koeffisienter til 1 40 For å beregne den bevegelige averag e, opprett et systemobjekt med et skyvevindu med lengde 40 for å beregne det bevegelige gjennomsnittet Begge filtre har samme koeffisienter Indgangen er Gaussisk hvit støy med et gjennomsnitt på 0 og en standardavvikelse på 1.Visualiser frekvensresponsen til begge filtre etter ved hjelp av fvtool. Frekvensresponsene samsvarer nøyaktig, noe som viser at det bevegelige gjennomsnittsfilteret er et spesielt tilfelle av FIR-filteret. For sammenligning, se frekvensresponsen til filteret uten å lyde filterets frekvensrespons til det ideelle filteret. Du kan se at hovedlobben i passbåndet ikke er flat og krusninger i stoppbåndet ikke er begrenset. Frekvensresponsen i det bevegelige gjennomsnittsfilteret samsvarer ikke med frekvensresponsen til det ideelle filteret. For å oppnå et ideelt FIR-filter, må du endre filterkoeffisientene til en vektor som ikke er en sekvens av skalert 1s Frekvensresponsen til filteret endres og har en tendens til å bevege seg nærmere det ideelle filterresponset. Utform filterkoeffisientene basert på pr Udefinerte filterspesifikasjoner For eksempel kan du designe et Equiripple FIR-filter med en normalisert cutoff-frekvens på 0 1, en passbåndsrippel på 0 5, og en stoppbånddemping på 40 dB Bruk til å definere filterspesifikasjonene og designmetoden for å designe filteret. filterets svar i passbåndet er nesten flatt lik det ideelle svaret og stoppbåndet har begrenset equiripples. MATLAB og Simulink er registrerte varemerker for The MathWorks, Inc Vennligst se for en liste over andre varemerker eid av The MathWorks, Inc Annet produkt eller merke navn er varemerker eller registrerte varemerker for sine respektive eiere. Velg ditt land.