디지털 신호 처리에서 FIR은 임펄스 응답이 유한 기간 인 필터로, 그 결과 유한 시간에 0으로 안정화됩니다. 이것은 종종 내부 피드백을 가질 수 있고 여전히 무기한으로 응답하는 IIR 필터와 구별됩니다. N 차 불연속 시간 FIR 필터의 임펄스 응답은 정확히 N + 1 샘플을 취한 다음 0으로 안정화됩니다. FIR 필터는 가장 인기있는 필터 소프트웨어에서 실행되며 이러한 필터는 연속 시간, 아날로그 또는 디지털 및 이산 시간 일 수 있습니다. 특수한 유형의 FIR 필터는 Boxcar, Hilbert Transformer, Differentiator, Lth-Band 및 Raised-Cosine입니다.
FIR 필터 란?
FIR 약어는 'Finite Impulse Response'이며 DSP 애플리케이션에 사용되는 두 가지 주요 디지털 필터 유형 중 하나입니다. 필터는 신호 조절기입니다. 각 필터의 기능은 AC 성분을 허용하고 DC 성분을 차단하는 것입니다. 필터의 가장 좋은 예는 필터 역할을하는 전화선입니다. 왜냐하면 그것은 인간이 주파수를들을 수있는 범위보다 훨씬 더 작은 범위로 주파수를 제한하기 때문입니다.
디지털 신호 처리를위한 FIR 필터
LPF, HPF, BPF, BSF 등 다양한 종류의 필터가 있습니다. LPF는 o / p를 통해 저주파 신호 만 허용하므로이 필터는 고주파수를 제거하는 데 사용됩니다. LPF는 오디오 신호에서 가장 높은 주파수 범위를 제어하는 데 편리합니다. HPF는 LPF와 정반대입니다. 왜냐하면 일부 임계 값 미만의 주파수 구성 요소 만 거부하기 때문입니다. HPF의 가장 좋은 예는 미국의 거의 모든 신호와 관련된 노이즈로 선택할 수있는 60Hz 가청 AC 전원을 차단하는 것입니다.
IR 필터의 대안은 IIR이 될 수도있는 DSP 필터입니다. IIR 필터는 피드백을 사용하므로 임펄스를 i / p하면 이론적으로 O / p가 영원히 울립니다. IR 필터를 설명하는 데 사용되는 용어는 Tap, 임펄스 응답, MAC (곱하기 누적), 지연 라인, 전환 대역 및 순환 버퍼입니다.
FIR 필터의 설계 방법
이상적인 필터의 근사치를 기반으로 한 FIR 필터의 설계 방법. 후속 필터는 필터의 순서가 증가하기 때문에 완벽한 특성에 접근하므로 필터 및 구현을 추가로 복잡하게 만듭니다.
설계 프로세스는 FIR 필터의 필수품 및 사양으로 시작됩니다. 필터 설계 프로세스에 사용되는 방법은 구현 및 사양에 따라 다릅니다. 디자인 방법에는 많은 장점과 단점이 있습니다. 따라서 FIR 필터 설계에 적합한 방법을 선택하는 것이 매우 중요합니다. FIR 필터의 효율성과 단순성으로 인해 가장 일반적으로 창 방법이 사용됩니다. 다른 방법의 샘플링 주파수 방법도 사용이 매우 간단하지만 저지 대역에 약간의 감쇠가 있습니다.
FIR 필터의 논리적 구조
FIR 필터는 거의 모든 유형의 디지털 주파수 응답을 구현하는 데 사용됩니다. 일반적으로 이러한 필터는 곱셈기, 가산기 및 일련의 지연으로 설계되어 필터의 출력을 생성합니다. 다음 그림은 N 길이의 기본 FIR 필터 다이어그램을 보여줍니다. 지연의 결과는 입력 샘플에서 작동합니다. hk의 값은 곱셈에 사용되는 계수입니다. 따라서 한 번에 o / p는 적절한 계수를 곱한 모든 지연된 샘플의 합계입니다.
FIR 필터의 논리적 구조
그만큼 필터 설계를 정의 할 수 있습니다. 필터의 길이와 계수를 선택하는 과정입니다. 목적은 정지 대역 및 통과 대역과 같은 필수 매개 변수가 필터 실행 결과를 제공하도록 매개 변수를 설정하는 것입니다. 대부분의 엔지니어는 MATLAB 소프트웨어를 사용하여 필터를 설계합니다.
일반적으로 필터는 별도의 주파수에 대한 응답으로 정의됩니다. 찾은 구성 요소 i / p 신호 필터 a의 응답은 정지 대역, 통과 대역 및 천이 대역과 같은 주파수에 따라 세 가지 유형으로 분류됩니다. 통과 대역의 응답은 거의 영향을받지 않고 전달되는 주파수 구성 요소에 대한 필터의 영향입니다.
필터의 저지 대역의 주파수는 차이에 따라 크게 감소합니다. 전환 대역은 중간에있는 주파수를 나타내며 일부 감소를 수신 할 수 있지만 O / P 신호에서 완전히 분리되지는 않습니다.
FIR 필터의 주파수 응답
필터의 주파수 응답 플롯은 다음과 같습니다. 여기서 ωp는 통과 대역 종료 주파수, ωs는 정지 대역 시작 주파수, As는 정지 대역의 감쇠량입니다. 주파수 b / n ωp 및 ωs는 전이 대역에서 떨어지고 약간 감소합니다. 이는 필터가 전이 대역폭, 리플, 필터 길이 및 계수를 포함하는 기본 사양을 충족 함을 확인합니다. 필터가 길수록 응답을 미세하게 조정할 수 있습니다. N 개의 길이와 계수, float h [N] = {…………}이 결정되면 FIR 필터 구현은 매우 간단합니다.
FIR 필터의 주파수 응답
FIR 필터의 Z 변환은
h (k) 계수를 갖는 N- 탭 FIR 필터의 경우 o / p는 다음과 같이 정의됩니다.
y (n) = h (0) x (n) + h (1) x (n-1) + h (2) x (n-2) + ……… h (N-1) x (nN-1 )
필터의 Z 변환은 다음과 같습니다.
H (z) = h (0) z-0 + h (1) z-1 + h (2) z-2 + ……… h (N-1) z- (N-1) 또는
FIR 필터의 전달 함수
FIR 필터의 주파수 응답 공식
FIR 필터의 DC 이득은
FIR 필터의 응용은 주로 수신기의 중간 주파수 단계에서 디지털 통신과 관련됩니다. 예를 들어, 디지털 라디오는 아날로그 신호를 중간 주파수로 변환 한 다음이를 디지털로 변환합니다. 디지털-아날로그 변환기와 함께 사용. 그런 다음 유한 임펄스 응답을 사용하여 선호하는 주파수를 선택합니다. 그것은 하드웨어를 변경하지 않고 좋은 거부와 함께 쉽게 적응할 수있는 필터를 허용하는 소프트웨어 라디오에서 사용됩니다.
따라서 이것은 FIR 필터, FIR 필터 설계, 논리 구조 및 FIR 필터의 주파수 응답에 관한 것입니다. 이 개념을 더 잘 이해 하셨기를 바랍니다. 또한이 주제 및 응용 프로그램에 대한 질문은 아래 의견란에 제안과 의견을 제공하십시오. FIR과 IIR 필터의 차이점은 무엇입니까?
