在信號處理中，濾波是一個的過程，它從信號中去除不需要的分量。一類特殊的濾波器是有限脈沖響應(FIR)濾波器，我們將在本文中更詳細地討論它。在簡要描述數字濾波器之后，我們將討論FIR濾波器的結構和功能。最后，我們概述了FIR濾波器在測量軟件OXYGEN中的實現。

什么是數字濾波器?

數字濾波器是一種數學算法，用于處理信號以提取信息并去除不需要的信息，例如阻塞或通過某個頻率范圍。因此，它是一種通過轉換過程將輸入序列轉換為輸出序列的數字系統。

有各種不同類型的濾波器。但是，根據脈沖響應的長度，我們可以將數字濾波器分為以下幾種:

無限脈沖響應(IIR)

有限脈沖響應(FIR)

與用電子元件(如電容、線圈、電阻等)實現的模擬濾波器不同，數字濾波器是用邏輯器件(如ASIC、FPGA)實現的，或以信號處理器的順序程序的形式實現。

IIR和FIR濾波器之間的區別是什么?

一般來說，IIR和FIR濾波器對輸入脈沖的響應是不同的。如果濾波器的脈沖響應在有間過后降為零，它被稱為FIR濾波器(有限脈沖響應)。另一方面，如果脈沖響應在時間上是無限的，則它是一個IIR濾波器(Infinite impulse response，無限脈沖響應)。數字濾波器的脈沖響應是否在有間后降為零取決于輸出值是如何計算的。對于FIR濾波器，輸出值僅取決于當前和之前的輸入值，而對于IIR濾波器，輸出值還取決于之前的輸出值。

與FIR濾波器相比，IIR濾波器的優勢在于，執行類似的濾波操作通常需要更少的系數，運算速度更快，所需的內存更少。然而，IIR濾波器的一個很大的缺點是它們的非線性相位響應。對于不需要相位信息的應用，如監測信號幅度，IIR濾波器非常適合。但是，對于需要線性相位響應的應用，FIR濾波器通常更適合。

FIR濾波器是如何工作的?

圖1展示了FIR濾波器的功能操作。在輸入端，數據/值x(n)被A/D轉換器的時鐘逐時鐘(采樣逐樣本)應用。

在上面一行中，有移位元素(z-1)，它為每個時鐘周期將應用于輸入的數據/值移位一步。這意味著在下面的例子結束時，值x(n-3)比當前值x(n)早3個時鐘周期。中間是FIR系數k0 - km。這些系數表示一個將輸入值乘以增益k的放大器。下面一行是求和分支，它將所有乘法(積分)的結果相加。輸出的y(n)就是根據FIR系數得到的處理后的信號，可以用下面的數學表達式表示:

OXYGEN軟件中的FIR濾波器

OXYGEN是我們直觀的測試和測量軟件。它是一個用于測量、可視化和各種應用分析的一體化軟件。因此，它包括各種各樣的特征，其中包括FIR濾波器它是一個易于使用的工具，允許你在四種不同的過濾器類型中進行選擇:

低通

高通

帶通

帶阻

一旦選定，只需輸入濾波器長度、所需的窗函數，以及是否要補償信號延遲，就可以開始了。有關如何在OXYGEN中設置FIR濾波器的更詳細指南，請聯系經銷商倍迎電子。

簡而言之

數字濾波器是一種數學算法，用于處理信號以提取和/或刪除不需要的信息。FIR濾波器是一類脈沖響應長度有限的濾波器，因為它在有間內趨于零。與IIR濾波器相比，FIR濾波器從根本上更穩定，可以設計為線性相位。