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轻松设计数字FIR滤波器

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标签: 数字FIR滤波器

数字FIR滤波器

以前,数字滤波器需要专门设计技术、高性能且昂贵的硬件、复杂的软件才能实现,因此应用非常有限。如今,随处可得的低成本高速数字信号处理IC,如乘法器和乘法器/累加器等,结合简单易用的标准化设计流程,已大大简化滤波器的实现。因此,如果应用需要滚降超过24dB/倍频程的滤波器,那么设计库中应当包括数字滤波器。

在本文中,我们将比较数字滤波器与模拟滤波器,讨论各种数字滤波器架构,并通过一个范例一步一步说明如何设计FIR(非递归)滤波器。通过随附的参考文献可以找到本文仅略有提及的相关话题的更多信息。

数字滤波器与模拟滤波器的比较数字滤波器越来越多地应用于调制解调器、雷达、频谱分析仪、语音和图像处理设备等,原因如下:与模拟滤波器相比,数字设计能够提供更陡的滚降,无需校准,对时间、温度和电源变化的适应能力更强,性能更稳定。简单地改变软件就能实时更改数字滤波器的响应,产生所谓“自适应滤波器”,而要改变模拟滤波器的响应,通常需要更改硬件。

然而,数字滤波器并不能令所有应用满意。在滚降要求不超过约24dB/倍频程的设计中,模拟滤波器通常更具性价比。但是,当滚降要求超过24-36dB/倍频程时,使用数字滤波器更合适。事实上,在要求极陡滚降的应用中,许多设计师发现数字滤波器的开发难度小得多。通过更改软件,可以轻松修改原型。此外,数字滤波器设计的软件仿真可以精确反映滤波器的性能,但模拟滤波器的计算机仿真只能近似反映滤波器的真实性能,因为模拟滤波器的参数对元件值敏感,而初始元件值是不准确的,可能发生相当大的变化。

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