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      標(biāo)簽　>　數(shù)字濾波器

      數(shù)字濾波器

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

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      數(shù)字濾波器簡(jiǎn)介

      數(shù)字濾波器對(duì)信號(hào)濾波的方法是：用數(shù)字計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，處理就是按照預(yù)先編制的程序進(jìn)行計(jì)算。數(shù)字濾波器的核心是數(shù)字信號(hào)處理器。
      如果采用通用的計(jì)算機(jī)，隨時(shí)編寫(xiě)程序就能進(jìn)行信號(hào)處理的工作，但處理的速度較慢。如果采用專用的計(jì)算機(jī)芯片，它是按運(yùn)算方法制成的集成電路，連接信號(hào)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(jì)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(diǎn)很多，是現(xiàn)代電子產(chǎn)品的首選。

      數(shù)字濾波器百科

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

      　　概述

      　　數(shù)字濾波器對(duì)信號(hào)濾波的方法是：用數(shù)字計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，處理就是按照預(yù)先編制的程序進(jìn)行計(jì)算。數(shù)字濾波器的原理如圖所示，它的核心是數(shù)字信號(hào)處理器。如果采用通用的計(jì)算機(jī)，隨時(shí)編寫(xiě)程序就能進(jìn)行信號(hào)處理的工作，但處理的速度較慢。如果采用專用的計(jì)算機(jī)芯片，它是按運(yùn)算方法制成的集成電路，連接信號(hào)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(jì)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(diǎn)很多，是現(xiàn)代電子產(chǎn)品的首選。如果是對(duì)模擬信號(hào)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(hào)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(jì)算信號(hào)，達(dá)到濾波的目的。通過(guò)對(duì)數(shù)字濾波器的存儲(chǔ)器編寫(xiě)程序，就可以實(shí)現(xiàn)各種濾波功能。對(duì)數(shù)字濾波器來(lái)說(shuō)，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(duì)低頻信號(hào)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)在60年代中期。由于電子計(jì)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(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)，也可用大規(guī)模集成數(shù)字硬件實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。數(shù)字濾波器是一個(gè)離散時(shí)間系統(tǒng)（按預(yù)定的算法，將輸入離散時(shí)間信號(hào)（對(duì)應(yīng)數(shù)字頻率）轉(zhuǎn)換為所要求的輸出離散時(shí)間信號(hào)的特定功能裝置）。應(yīng)用數(shù)字濾波器處理模擬信號(hào)（對(duì)應(yīng)模擬頻率）時(shí)，首先須對(duì)輸入模擬信號(hào)進(jìn)行限帶、抽樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換。數(shù)字濾波器輸入信號(hào)的數(shù)字頻率（2π*f/fs，f為模擬信號(hào)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(hào)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(diǎn)對(duì)稱。為得到模擬信號(hào)，數(shù)字濾波器處理的輸出數(shù)字信號(hào)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(diǎn)。數(shù)字濾波器在語(yǔ)言信號(hào)處理、圖像信號(hào)處理、醫(yī)學(xué)生物信號(hào)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(shí)不變的或時(shí)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(shí)不變數(shù)字濾波器，以及f.i.r濾波器。

      　　特點(diǎn)

      　　IIR數(shù)字濾波器的最通用的方法是借助于模擬濾波器的設(shè)計(jì)方法。模擬濾波器設(shè)計(jì)已經(jīng)有了相當(dāng)成熟的技術(shù)和方法，有完整的設(shè)計(jì)公式，還有比較完整的圖表可以查詢，因此設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器可以充分利用這些豐富的資源來(lái)進(jìn)行。對(duì)于IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)具體步驟如下：（1）按照一定的規(guī)則將給出的數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為模擬低通濾波器的技術(shù)指標(biāo)。（2）根據(jù)轉(zhuǎn)換后的技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)模擬低通濾波器G（s）（G（s）是低通濾波器的傳遞函數(shù)）。（3）再按照一定的規(guī)則將G（s）轉(zhuǎn)換成H（z）（H（z）是數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)）。若設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器是低通的，上述的過(guò)程可以結(jié)束，若設(shè)計(jì)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(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為低通模擬濾波器的技術(shù)指標(biāo)，然后設(shè)計(jì)出低通G（s），再將G（s）轉(zhuǎn)換為H（z）。IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)可以寫(xiě)成封閉函數(shù)的形式。IIR數(shù)字濾波器采用遞歸型結(jié)構(gòu)，即結(jié)構(gòu)上帶有反饋環(huán)路。IIR濾波器運(yùn)算結(jié)構(gòu)通常由延時(shí)、乘以系數(shù)和相加等基本運(yùn)算組成，可以組合成直接型、正準(zhǔn)型、級(jí)聯(lián)型、并聯(lián)型四種結(jié)構(gòu)形式，都具有反饋回路。由于運(yùn)算中的舍入處理，使誤差不斷累積，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生微弱的寄生振蕩。IIR數(shù)字濾波器在設(shè)計(jì)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(xiàn)成的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)或圖表可查，其設(shè)計(jì)工作量比較小，對(duì)計(jì)算工具的要求不高。在設(shè)計(jì)一個(gè)IIR數(shù)字濾波器時(shí)，我們根據(jù)指標(biāo)先寫(xiě)出模擬濾波器的公式，然后通過(guò)一定的變換，將模擬濾波器的公式轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器的公式。IIR數(shù)字濾波器的相位特性不好控制，對(duì)相位要求較高時(shí)，需加相位校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)。在MATLAB下設(shè)計(jì)IIR濾波器可使用Butterworth函數(shù)設(shè)計(jì)出巴特沃斯濾波器，使用Cheby1函數(shù)設(shè)計(jì)出契比雪夫I型濾波器，使用Cheby2設(shè)計(jì)出契比雪夫II型濾波器，使用ellipord函數(shù)設(shè)計(jì)出橢圓濾波器。下面主要介紹前兩個(gè)函數(shù)的使用。與FIR濾波器的設(shè)計(jì)不同，IIR濾波器設(shè)計(jì)時(shí)的階數(shù)不是由設(shè)計(jì)者指定，而是根據(jù)設(shè)計(jì)者輸入的各個(gè)濾波器參數(shù)（截止頻率、通帶濾紋、阻帶衰減等），由軟件設(shè)計(jì)出滿足這些參數(shù)的最低濾波器階數(shù)。在MATLAB下設(shè)計(jì)不同類型IIR濾波器均有與之對(duì)應(yīng)的函數(shù)用于階數(shù)的選擇。IIR單位響應(yīng)為無(wú)限脈沖序列FIR單位響應(yīng)為有限的IIR幅頻特性精度很高，不是線性相位的，可以應(yīng)用于對(duì)相位信息不敏感的音頻信號(hào)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(hào)經(jīng)過(guò)FIR濾波器后他們的時(shí)間差不變。這是很好的性質(zhì)。另外有限的單位響應(yīng)也有利于對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理，便于編程，用于計(jì)算的時(shí)延也小，這對(duì)實(shí)時(shí)的信號(hào)處理很重要。

      　　分類

      　　數(shù)字濾波器可以按所處理信號(hào)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(hào)為單變量函數(shù)序列，例如時(shí)間函數(shù)的抽樣值。二維或多維數(shù)字濾波器處理的信號(hào)為兩個(gè)或多個(gè)變量函數(shù)序列。例如，二維圖像離散信號(hào)是平面坐標(biāo)上的抽樣值。

      　　一維濾波器處理一維數(shù)字信號(hào)序列的算法或裝置。線性、時(shí)不變一維數(shù)字濾波器的輸出信號(hào)序列y（n）和輸入信號(hào)序列x（n）的關(guān)系由線性、常系數(shù)差分方程描述：（如圖1）相應(yīng)的Z域轉(zhuǎn)移函數(shù)圖二式中ar、bk為數(shù)字濾波器系數(shù)，Z【y（n）】和Z【x（n）】圖二圖二分別為輸出和輸入信號(hào)序列的Z變換。轉(zhuǎn)移函數(shù)H（z）的Z反變換稱為一維數(shù)字濾波器的單位沖激響應(yīng)，即h（n）=Z-1【H（z）】。輸出信號(hào)序列也可以表示為輸入信號(hào)序列x（n）與數(shù)字濾波器單位沖激響應(yīng)h（n）的離散褶積（如圖三）如果數(shù)字濾波器的單位沖激響應(yīng)h（n）只有有限個(gè)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(wú)限圖3圖3多個(gè)非零值，稱為無(wú)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(wú)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。

      　　二維濾波器處理二維數(shù)字信號(hào)序列的算法或圖4圖4裝置。線性、時(shí)不變二維數(shù)字濾波器的輸出 y（m，n）與輸入 x（m，n）關(guān)系由兩個(gè)變量線性常系數(shù)差分方程描述：（如圖4）相應(yīng)的轉(zhuǎn)移函數(shù)為圖5式中，a b為濾波器系數(shù)，Z【y（m，n）】和Z【x（m，n）】分別為輸出和輸入信號(hào)序列的二維Z變換。圖5圖5轉(zhuǎn)移函數(shù)H（z1，z2）的二維Z反變換h（m，n）=Z-1【H（z1，z2】，稱為二維數(shù)字濾波器的單位沖激響應(yīng)。二維數(shù)字濾波器的輸出y（m，n）亦可表示為輸入信號(hào)序列x（m，n）和單位沖激響應(yīng)h（m，n）的二維離散褶積（圖六）二維數(shù)字濾波器對(duì)單位沖激響應(yīng)亦分有限沖激響應(yīng)和無(wú)限沖激響應(yīng)圖6圖6兩類。二維有限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器為非遞歸型算法結(jié)構(gòu)，因此又稱二維非遞歸型數(shù)字濾波器。二維無(wú)限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器為遞歸型算法結(jié)構(gòu)，因此也稱二維遞歸型數(shù)字濾波器。

      　　數(shù)字濾波器和模擬濾波器差別是什么？

      　　數(shù)字濾波器和模擬濾波器差別：　　1、數(shù)字濾波器　　數(shù)字濾波器由數(shù)字乘法器、加法器和延時(shí)單元組成的一種算法或裝置。數(shù)字濾波器的功能是對(duì)輸入離散信號(hào)的數(shù)字代碼進(jìn)行運(yùn)算處理，以達(dá)到改變信號(hào)頻譜的目的?！　?shù)字濾波器對(duì)信號(hào)濾波的方法是：用數(shù)字計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，處理就是按照預(yù)先編制的程序進(jìn)行計(jì)算。它的核心是數(shù)字信號(hào)處理器?！　?、模擬濾波器　　模擬濾波器分為無(wú)源濾波器和有源濾波器，其中無(wú)源濾波器由R、L、C組成，有源濾波器由集成運(yùn)放和R、C組成，不需要使用電感。集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)電壓增益和輸入阻抗均很高，輸出電阻小，構(gòu)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(yùn)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。

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      數(shù)字濾波器知識(shí)

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      數(shù)字濾波器技術(shù)

      數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法及步驟詳解

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      2018-06-22 標(biāo)簽：數(shù)字濾波器巴特沃斯濾波器切比雪夫?yàn)V波器 3.6萬(wàn) 0

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      前面我們基本把有感FOC介紹得差不多了，接下來(lái)我本打算進(jìn)入無(wú)感FOC控制的深入學(xué)習(xí)，奈何導(dǎo)師項(xiàng)目項(xiàng)目太多太雜.........................

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      數(shù)字濾波器的輸入輸出均為數(shù)字信號(hào)，信號(hào)通過(guò)數(shù)字濾波器后，可以改變頻率成分的相對(duì)比例或?yàn)V除某些頻率成分。數(shù)字濾波器可以分為IIR數(shù)字濾波器和FIR數(shù)字濾波器。

      2022-04-05 標(biāo)簽：數(shù)字濾波器FIR 5712 0

      傳感器測(cè)量怎么做才能穩(wěn)定呢？

      今天遇到一個(gè)網(wǎng)友問(wèn)一個(gè)問(wèn)題，他有一個(gè)傳感器測(cè)量一個(gè)物理量，需要判斷其變化趨勢(shì)，我給了一些建議，這里將這個(gè)建議展開(kāi)做些深入分析，并分享給大家。

      2020-06-24 標(biāo)簽：傳感器嵌入式數(shù)字濾波器 4302 0

      降低MOSFET 1/f噪聲的三種辦法是什么？

      降低MOSFET 1/f噪聲的三種辦法是什么？? MOSFET是一種重要的半導(dǎo)體器件，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。然而，MOSFET存在著一種非常特殊的噪...

      2023-09-17 標(biāo)簽：MOSFET數(shù)字濾波器半導(dǎo)體器件 4046 0

      基于FPGA的FIR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)

      基于FPGA的FIR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)

      目前數(shù)字濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)方法通常采用專用DSP芯片或FPGA,本文從FIR濾波器的系數(shù)考慮，采用CSD編碼，對(duì)FIR數(shù)字濾波器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

      2011-08-16 標(biāo)簽：FPGA數(shù)字濾波器FIR 3870 0

      關(guān)于DDS信號(hào)源在掃頻測(cè)試中的應(yīng)用的分析和介紹

      關(guān)于DDS信號(hào)源在掃頻測(cè)試中的應(yīng)用的分析和介紹

      如上圖所示，“步進(jìn)掃頻”時(shí)的趨勢(shì)圖如同階梯一樣，每個(gè)階梯的高度和長(zhǎng)度皆可用戶設(shè)置，所以，根據(jù)濾波器的特性，只要使得每個(gè)步進(jìn)的停留時(shí)間能夠大于濾波器由瞬態(tài)...

      2019-10-10 標(biāo)簽：數(shù)字濾波器信號(hào)源 3834 0

      基于FPGA的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

      基于FPGA的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

      基于FPGA的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    在信息信號(hào)處理過(guò)程中,如對(duì)信號(hào)的過(guò)濾、檢測(cè)、預(yù)測(cè)等,都要使用到濾波器,數(shù)字濾波器是數(shù)字...

      2010-01-07 標(biāo)簽：FPGA數(shù)字濾波器 3812 0

      基于VerilogHDL語(yǔ)言的FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

      基于VerilogHDL語(yǔ)言的FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

      引言 數(shù)字濾波器是語(yǔ)音與圖像處理、模式識(shí)別、雷達(dá)信號(hào)處理、頻譜分析等應(yīng)用中的一種基本的處理部件， 它能滿足波器對(duì)幅度和相位特性的嚴(yán)格要求， 避免模擬濾波...

      2012-08-13 標(biāo)簽：寄存器數(shù)字濾波器FIR 3800 0

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      數(shù)字濾波器數(shù)據(jù)手冊(cè)

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        IoT是Internet of Things的縮寫(xiě)，字面翻譯是“物體組成的因特網(wǎng)”，準(zhǔn)確的翻譯應(yīng)該為“物聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）又稱傳感網(wǎng)，簡(jiǎn)要講就是互聯(lián)網(wǎng)從人向物的延伸。
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        +關(guān)注
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        COMSOL集團(tuán)是全球多物理場(chǎng)建模解決方案的提倡者與領(lǐng)導(dǎo)者。憑借創(chuàng)新的團(tuán)隊(duì)、協(xié)作的文化、前沿的技術(shù)、出色的產(chǎn)品，這家高科技工程軟件公司正飛速發(fā)展，并有望成為行業(yè)領(lǐng)袖。其旗艦產(chǎn)品COMSOL Multiphysics 使工程師和科學(xué)家們可以通過(guò)模擬，賦予設(shè)計(jì)理念以生命。
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        802.11ac與11基站測(cè)試（base station tests） 在基站設(shè)備安裝完畢后，對(duì)基站設(shè)備電氣性能所進(jìn)行的測(cè)量。n的區(qū)別，802.11n無(wú)線網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)，802.11n怎么安裝。
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        TMS320F28335
        +關(guān)注
        TMS320F28335是一款TI高性能TMS320C28x系列32位浮點(diǎn)DSP處理器
      • 靜電防護(hù)
        靜電防護(hù)
        +關(guān)注
        為防止靜電積累所引起的人身電擊、火災(zāi)和爆炸、電子器件失效和損壞，以及對(duì)生產(chǎn)的不良影響而采取的防范措施。其防范原則主要是抑制靜電的產(chǎn)生，加速靜電泄漏，進(jìn)行靜電中和等。
      • SDK
        SDK
        +關(guān)注
        　　SDK一般指軟件開(kāi)發(fā)工具包，軟件開(kāi)發(fā)工具包一般都是一些軟件工程師為特定的軟件包、軟件框架、硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)等建立應(yīng)用軟件時(shí)的開(kāi)發(fā)工具的集合。軟件開(kāi)發(fā)工具廣義上指輔助開(kāi)發(fā)某一類軟件的相關(guān)文檔、范例和工具的集合。
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        +關(guān)注
        OBD是英文On-Board Diagnostic的縮寫(xiě)，中文翻譯為“車載診斷系統(tǒng)”。這個(gè)系統(tǒng)隨時(shí)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況和尾氣后處理系統(tǒng)的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)有可能引起排放超標(biāo)的情況，會(huì)馬上發(fā)出警示。
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