數字低通濾波器是一種數字信號處理電路,其主要作用是對數字信號進行濾波處理,用于從數字信號中濾除高頻成分,只保留低頻信號。數字低通濾波器可以分為有限沖激響應(FIR)濾波器和無限沖激響應(IIR)濾波器。
下面將以FIR濾波器為例,介紹數字低通濾波器的設計過程。
### 1. 確定濾波器參數
在設計數字低通濾波器之前,需要明確一些參數,如采樣率、截止頻率、通帶和阻帶的衰減等。以數字低通濾波器為例,假設要設計一個截止頻率為1kHz、通帶為0-800Hz的低通濾波器,采樣率為8kHz,通帶里面衰減為1dB.
### 2. 確定濾波器類型
根據所得到的濾波器參數,選擇合適的濾波器類型。在數字低通濾波器中,常見的濾波器類型有巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器和elliptic濾波器等。在這里我們選擇巴特沃斯濾波器。
### 3. 確定濾波器階數
階數是濾波器的設計中的一個重要參數。階數越高,在截止頻率附近的滾降越寬,但也會導致計算量變大。一般來說,階數越高,對數字信號的濾波也就越好。要根據具體的應用、精度與性能要求、計算資源等綜合考慮,選擇合適的階數。在本例中,選擇4階濾波器。
### 4. 計算濾波器系數
FIR數字濾波器的本質是用線性加權組合的方式,對輸入信號和之前輸入信號進行加工,FIR濾波器的系數決定了對輸入信號加權的形式。
FIR濾波器系數的計算通常采用窗函數法、設計橢圓函數法和基于極點分布的優化設計方法。這里簡單介紹窗函數法的計算方法。
- 窗函數法:
窗函數法的基本思想是通過任選一個窗函數,將其與理想濾波器的模擬信號相乘,得到實際濾波器的系數。常用的窗函數有矩形窗、海明(Hamming)窗、漢寧(Hanning)窗、布萊克曼(Blackman)窗等。其中,漢寧窗是***為常用的窗函數之一,其主要優點是在濾除信號中的高頻成分的同時,保持了信號的平滑性。
具體計算步驟如下:
1. 計算理想濾波器的單位脈沖響應$h[n]$,一般使用光滑的尺度函數實現,如三角函數或順式簡單的冪函數實現;
2. 選定窗函數$w[n]$,通常選擇長度與設計濾波器一致,且具有對稱性、平滑性和有能的截止特性;
3. 計算實際濾波器的單位脈沖響應$b[n]$
成都盟勝電子有限公司成立于2006年,為適應市場發展的需要,制定營銷計劃,為客戶提供可靠的服務,物美價廉的產品和優質的服務,公司經過幾年的發展,提供EMI電源噪聲濾波器制造和EMC測試及解決方案服務。我們所有的成品都由專業的生產人員、測試人員和專業的測試設備進行100%的檢驗和交付,以確保每件產品的質量和可靠性。歡迎您到廠來參觀指導,業務電話:028-63962838
發布時間: 2023-05-30 09:16:31