完善資料讓更多小伙伴認識你，還能領取20積分哦，立即完善>
標簽 > 數字濾波器
數字濾波器由數字乘法器、加法器和延時單元組成的一種算法或裝置。數字濾波器的功能是對輸入離散信號的數字代碼進行運算處理，以達到改變信號頻譜的目的。
數字濾波器對信號濾波的方法是：用數字計算機對數字信號進行處理，處理就是按照預先編制的程序進行計算。數字濾波器的核心是數字信號處理器。
如果采用通用的計算機，隨時編寫程序就能進行信號處理的工作，但處理的速度較慢。如果采用專用的計算機芯片，它是按運算方法制成的集成電路，連接信號就能進行處理工作，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芯片，那么，裝入什么程序機器就能具有什么功能。這種可編程芯片的優點很多，是現代電子產品的首選。
數字濾波器由數字乘法器、加法器和延時單元組成的一種算法或裝置。數字濾波器的功能是對輸入離散信號的數字代碼進行運算處理，以達到改變信號頻譜的目的。
概述
數字濾波器對信號濾波的方法是：用數字計算機對數字信號進行處理，處理就是按照預先編制的程序進行計算。數字濾波器的原理如圖所示，它的核心是數字信號處理器。
如果采用通用的計算機，隨時編寫程序就能進行信號處理的工作，但處理的速度較慢。如果采用專用的計算機芯片，它是按運算方法制成的集成電路，連接信號就能進行處理工作，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芯片，那么，裝入什么程序機器就能具有什么功能。這種可編程芯片的優點很多，是現代電子產品的首選。如果是對模擬信號進行處理，則需要添加模數轉換器和數模轉換器。參考《數字信號處理》楊毅明著p.183-184，機械工業出版社2012年發行。數字濾波器是按照程序計算信號，達到濾波的目的。通過對數字濾波器的存儲器編寫程序，就可以實現各種濾波功能。對數字濾波器來說，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。用數字濾波方法可以擺脫模擬濾波器被元件限制的困擾。數字濾波器一詞出現在60年代中期。由于電子計算機技術和大規模集成電路的發展，數字濾波器已可用計算機軟件實現，也可用大規模集成數字硬件實時實現。數字濾波器是一個離散時間系統（按預定的算法，將輸入離散時間信號（對應數字頻率）轉換為所
要求的輸出離散時間信號的特定功能裝置）。應用數字濾波器處理模擬信號（對應模擬頻率）時，首先須對輸入模擬信號進行限帶、抽樣和模數轉換。數字濾波器輸入信號的數字頻率（2π*f/fs，f為模擬信號的頻率，fs為采樣頻率，注意區別于模擬頻率），按照奈奎斯特抽樣定理，要使抽樣信號的頻譜不產生重疊，應小于折疊頻率（ws/2=π），其頻率響應具有以2π為間隔的周期重復特性，且以折疊頻率即ω=π點對稱。為得到模擬信號，數字濾波器處理的輸出數字信號須經數模轉換、平滑。數字濾波器具有高精度、高可靠性、可程控改變特性或復用、便于集成等優點。數字濾波器在語言信號處理、圖像信號處理、醫學生物信號處理以及其他應用領域都得到了廣泛應用。數字濾波器有低通、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。應用最廣的是線性、時不變數字濾波器，以及f.i.r濾波器。
特點
IIR數字濾波器的最通用的方法是借助于模擬濾波器的設計方法。模擬濾波器設計已經有了相當成熟的技術和方法，有完整的設計公式，還有比較完整的圖表可以查詢，因此設計數字濾波器可以充分利用這些豐富的資源來進行。對于IIR數字濾波器的設計具體步驟如下：（1）按照一定的規則將給出的數字濾波器的技術指標轉換為模擬低通濾波器的技術指標。（2）根據轉換后的技術指標設計模擬低通濾波器G（s）（G（s）是低通濾波器的傳遞函數）。（3）再按照一定的規則將G（s）轉換成H（z）（H（z）是數字濾波器的傳遞函數）。若設計的數字濾波器是低通的，上述的過程可以結束，若設計的是高通、帶通或者是帶阻濾波器，那么還需要下面的步驟：將高通、帶通或帶阻數字濾波器的技術指標轉換為低通模擬濾波器的技術指標，然后設計出低通G（s），再將G（s）轉換為H（z）。IIR數字濾波器的系統函數可以寫成封閉函數的形式。IIR數字濾波器采用遞歸型結構，即結構上帶有反饋環路。IIR濾波器運算結構通常由延時、乘以系數和相加等基本運算組成，可以組合成直接型、正準型、級聯型、并聯型四種結構形式，都具有反饋回路。由于運算中的舍入處理，使誤差不斷累積，有時會產生微弱的寄生振蕩。IIR數字濾波器在設計上可以借助成熟的模擬濾波器的成果，如巴特沃斯、契比雪夫和橢圓濾波器等，有現成的設計數據或圖表可查，其設計工作量比較小，對計算工具的要求不高。在設計一個IIR數字濾波器時，我們根據指標先寫出模擬濾波器的公式，然后通過一定的變換，將模擬濾波器的公式轉換成數字濾波器的公式。IIR數字濾波器的相位特性不好控制，對相位要求較高時，需加相位校準網絡。在MATLAB下設計IIR濾波器可使用Butterworth函數設計出巴特沃斯濾波器，使用Cheby1函數設計出契比雪夫I型濾波器，使用Cheby2設計出契比雪夫II型濾波器，使用ellipord函數設計出橢圓濾波器。下面主要介紹前兩個函數的使用。與FIR濾波器的設計不同，IIR濾波器設計時的階數不是由設計者指定，而是根據設計者輸入的各個濾波器參數（截止頻率、通帶濾紋、阻帶衰減等），由軟件設計出滿足這些參數的最低濾波器階數。在MATLAB下設計不同類型IIR濾波器均有與之對應的函數用于階數的選擇。IIR單位響應為無限脈沖序列FIR單位響應為有限的IIR幅頻特性精度很高，不是線性相位的，可以應用于對相位信息不敏感的音頻信號上；FIR幅頻特性精度較之于iir低，但是線性相位，就是不同頻率分量的信號經過FIR濾波器后他們的時間差不變。這是很好的性質。另外有限的單位響應也有利于對數字信號的處理，便于編程，用于計算的時延也小，這對實時的信號處理很重要。
分類
數字濾波器可以按所處理信號的維數分為一維、二維或多維數字濾波器。一維數字濾波器處理的信號為單變量函數序列，例如時間函數的抽樣值。二維或多維數字濾波器處理的信號為兩個或多個變量函數序列。例如，二維圖像離散信號是平面坐標上的抽樣值。
一維濾波器處理一維數字信號序列的算法或裝置。線性、時不變一維數字濾波器的輸出信號序列y（n）和輸入信號序列x（n）的關系由線性、常系數差分方程描述：（如圖1）相應的Z域轉移函數圖二式中ar、bk為數字濾波器系數，Z【y（n）】和Z【x（n）】
圖二分別為輸出和輸入信號序列的Z變換。轉移函數H（z）的Z反變換稱為一維數字濾波器的單位沖激響應，即h（n）=Z-1【H（z）】。輸出信號序列也可以表示為輸入信號序列x（n）與數字濾波器單位沖激響應h（n）的離散褶積（如圖三）如果數字濾波器的單位沖激響應h（n）只有有限個非零值，稱為有限沖激響應數字濾波器。如果單位沖激響應具有無限
圖3多個非零值，稱為無限沖激響應數字濾波器。有限沖激響應數字濾波器一般采取非遞歸型算法結構，因此也稱非遞歸型數字濾波器。無限沖激響應數字濾波器只能采取遞歸型算法結構，故又稱遞歸型數字濾波器。
二維濾波器處理二維數字信號序列的算法或
圖4裝置。線性、時不變二維數字濾波器的輸出 y（m，n）與輸入 x（m，n）關系由兩個變量線性常系數差分方程描述：（如圖4）相應的轉移函數為圖5式中，a b為濾波器系數，Z【y（m，n）】和Z【x（m，n）】分別為輸出和輸入信號序列的二維Z變換。
圖5轉移函數H（z1，z2）的二維Z反變換h（m，n）=Z-1【H（z1，z2】，稱為二維數字濾波器的單位沖激響應。二維數字濾波器的輸出y（m，n）亦可表示為輸入信號序列x（m，n）和單位沖激響應h（m，n）的二維離散褶積（圖六）二維數字濾波器對單位沖激響應亦分有限沖激響應和無限沖激響應
圖6兩類。二維有限沖激響應數字濾波器為非遞歸型算法結構，因此又稱二維非遞歸型數字濾波器。二維無限沖激響應數字濾波器為遞歸型算法結構，因此也稱二維遞歸型數字濾波器。
數字濾波器和模擬濾波器差別是什么？
數字濾波器和模擬濾波器差別： 1、數字濾波器 數字濾波器由數字乘法器、加法器和延時單元組成的一種算法或裝置。數字濾波器的功能是對輸入離散信號的數字代碼進行運算處理，以達到改變信號頻譜的目的?！ 底譃V波器對信號濾波的方法是：用數字計算機對數字信號進行處理，處理就是按照預先編制的程序進行計算。它的核心是數字信號處理器?！ ?、模擬濾波器 模擬濾波器分為無源濾波器和有源濾波器，其中無源濾波器由R、L、C組成，有源濾波器由集成運放和R、C組成，不需要使用電感。集成運放的開環電壓增益和輸入阻抗均很高，輸出電阻小，構成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。但集成運放帶寬有限，所以目前的有源濾波電路的工作頻率難以做得很高。
本文首先介紹了數字濾波器的原理，其次介紹了數字濾波器分類，最后介紹了五種不同數字濾波器的設計方法與步驟。
FIR（Finite Impulse Response）濾波器：有限長單位沖激響應濾波器，又稱為非遞歸型濾波器，是數字信號處理系統中最基本的元件，它可以...
濾波器是一種選頻裝置，可以使信號中特定的頻率成分通過，而極大地衰減其他頻率成分。利用濾波器的這種選頻作用，可以濾除干擾噪聲或進行頻譜分析。換句話說，凡是...
濾波是信號處理中的一項基本而重要的技術。利用濾波技術可以從各種信號中提取出所要的信號，濾除不需要的干擾信號。濾波器是信號的頻域分析中的一個重要元器件。 ...
數字濾波器是指完成信號濾波處理功能的，用有限精度算法實現的離散時間線性非時變系統，其輸入是一組數字量，其輸出是經過變換的另一組數字量。
前面我們基本把有感FOC介紹得差不多了，接下來我本打算進入無感FOC控制的深入學習，奈何導師項目項目太多太雜.........................
FIR 濾波器設計實質是確定能滿足要求的轉移序列或脈沖響應的常數，設計方法主要有窗函數法、頻率采樣法和等波紋最佳逼近法等。目前，FIR 濾波器設計沒有封...
FIR數字濾波器具有線性相位的充分條件是什么？IIR濾波器的基本結構分為直接I型、直接II型、還有哪兩種呢？
數字濾波器是數字信號處理中最常用的一種技術，可以對數字信號進行濾波、降噪、增強等處理，其中最常見的兩種數字濾波器是IIR濾波器和FIR濾波器。本文將從I...
隨著LabVIEW軟件，尤其是LabVIEW的信號處理工作箱的不斷完善，使得使用LabVIEW設計的濾波器不僅設計簡單，而且使用起來要比利用文本文件實現...
提出FIR敷字濾波器的設計方案，并基于Matlab實現濾波仿真。通過使用Matlab信號處理工具箱提供的函數，選擇適當的窗函數編寫程序，其中窗函數按照...
數字濾波器的輸入輸出均為數字信號，信號通過數字濾波器后，可以改變頻率成分的相對比例或濾除某些頻率成分。數字濾波器可以分為IIR數字濾波器和FIR數字濾波器。
今天遇到一個網友問一個問題，他有一個傳感器測量一個物理量，需要判斷其變化趨勢，我給了一些建議，這里將這個建議展開做些深入分析，并分享給大家。
目前數字濾波器的硬件實現方法通常采用專用DSP芯片或FPGA,本文從FIR濾波器的系數考慮，采用CSD編碼，對FIR數字濾波器進行優化設計。
引言 數字濾波器是語音與圖像處理、模式識別、雷達信號處理、頻譜分析等應用中的一種基本的處理部件， 它能滿足波器對幅度和相位特性的嚴格要求， 避免模擬濾波...
基于FPGA的數字濾波器的設計與實現 在信息信號處理過程中,如對信號的過濾、檢測、預測等,都要使用到濾波器,數字濾波器是數字...
如上圖所示，“步進掃頻”時的趨勢圖如同階梯一樣，每個階梯的高度和長度皆可用戶設置，所以，根據濾波器的特性，只要使得每個步進的停留時間能夠大于濾波器由瞬態...
本教程下的 notebook 涵蓋了無線通信數字信號處理的基本概念和技術，可以跑在配置了 Jupyter 環境的 PC 或是任何能運行 PYNQ 的開發...
換一批
編輯推薦廠商產品技術軟件/工具OS/語言教程專題
| 電機控制 | DSP | 氮化鎵 | 功率放大器 | ChatGPT | 自動駕駛 | TI | 瑞薩電子 |
| BLDC | PLC | 碳化硅 | 二極管 | OpenAI | 元宇宙 | 安森美 | ADI |
| 無刷電機 | FOC | IGBT | 逆變器 | 文心一言 | 5G | 英飛凌 | 羅姆 |
| 直流電機 | PID | MOSFET | 傳感器 | 人工智能 | 物聯網 | NXP | 賽靈思 |
| 步進電機 | SPWM | 充電樁 | IPM | 機器視覺 | 無人機 | 三菱電機 | ST |
| 伺服電機 | SVPWM | 光伏發電 | UPS | AR | 智能電網 | 國民技術 | Microchip |
| 開關電源 | 步進電機 | 無線充電 | LabVIEW | EMC | PLC | OLED | 單片機 |
| 5G | m2m | DSP | MCU | ASIC | CPU | ROM | DRAM |
| NB-IoT | LoRa | Zigbee | NFC | 藍牙 | RFID | Wi-Fi | SIGFOX |
| Type-C | USB | 以太網 | 仿真器 | RISC | RAM | 寄存器 | GPU |
| 語音識別 | 萬用表 | CPLD | 耦合 | 電路仿真 | 電容濾波 | 保護電路 | 看門狗 |
| CAN | CSI | DSI | DVI | Ethernet | HDMI | I2C | RS-485 |
| SDI | nas | DMA | HomeKit | 閾值電壓 | UART | 機器學習 | TensorFlow |
| Arduino | BeagleBone | 樹莓派 | STM32 | MSP430 | EFM32 | ARM mbed | EDA |
| 示波器 | LPC | imx8 | PSoC | Altium Designer | Allegro | Mentor | Pads |
| OrCAD | Cadence | AutoCAD | 華秋DFM | Keil | MATLAB | MPLAB | Quartus |
| C++ | Java | Python | JavaScript | node.js | RISC-V | verilog | Tensorflow |
| Android | iOS | linux | RTOS | FreeRTOS | LiteOS | RT-THread | uCOS |
| DuerOS | Brillo | Windows11 | HarmonyOS |
關注我們的微信
下載發燒友APP
電子發燒友觀察
版權所有 ? 湖南華秋數字科技有限公司
電子發燒友 （電路圖） 湘公網安備43011202000918 電信與信息服務業務經營許可證：合字B2-20210191
工商網監
湘ICP備 2023018690 號
