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【转载】FIR滤波器常见问题解答之基础篇 [DSP] 发布时间：2010-05-02 16:34:59
原文链接： http://www./dsp/faqs/fir/basics
1.1 什么是FIR滤波器? FIR 滤波器是在数字信号处理(DSP)中经常使用的两种基本的滤波器之一,另一个为IIR滤波器. 1.2 FIR代表什么? FIR是有限冲激响应(Finite Impulse Response)的简称. 1.3 FIR(有限冲激响应)中的有限该如何理解? 冲激响应是有限的意味着在滤波器中没有发反馈. 1.4 FIR 怎么发音? 有些人直接读字母音 F-I-R; 也有人发做fir的音[:], fir是冷杉树. 1.5 FIR 滤波器外有什么其他选择? DSP滤波器还有一类: IIR(无限冲激响应,Infinite Impulse Response).IIR滤波器使用反馈,因此当信号输入后,输出是根据算法循环的. 1.6 FIR滤波器与IIR滤波器比较? 每一种都有优缺点.但总得来说, FIR滤波器的优点远大于缺点,因此在实际运用中,FIR滤波器比IIR滤波器使用的比较多. 1.6.1 相对于IIR滤波器, FIR滤波器有什么优点? 相较于IIR滤波器, FIR滤波器有以下的优点: * 可以很容易地设计线性相位的滤波器. 线性相位滤波器延时输入信号,却并不扭曲其相位. * 实现简单. 在大多数DSP处理器, 只需要对一个指令积习循环就可以完成FIR计算. * 适合于多采样率转换,它包括抽取(降低采样率), 插值(增加采样率)操作. 无论是抽取或者插值, 运用FIR滤波器可以省去一些计算, 提高计算效率. 相反,如果使用IIR滤波器,每个输出都要逐一计算,不能省略,即使输出要丢弃. * 具有理想的数字特性. 在实际中，所有的DSP滤波器必须用有限精度（有限bit数目）实现，而在IIR滤波器中使用有限精度会产生很大的问题，由于采用的是反馈电路，因此IIR通常用非常少的bit实现，设计者就能解决更少的与非理想算术有关的问题。 * 可以用小数实现. 不像IIR滤波器，FIR滤波器通常可能用小于1的系数来实现。（如果需要，FIR滤波器的总的增益可以在输出调整）。当使用定点DSP的时候，这也是一个考虑因素，它能使得实现更加地简单。 1.6.2 相较于IIR滤波器, FIR滤波器的缺点是什么? 相比较于IIR滤波器, 有时FIR滤波器为了得到一个给定的滤波响应特性,需要花费更多的存储器或者计算. 当然,用FIR滤波器去实现某些响应也是不实际的. 1.7 在描述FIR滤波器的时候,都要提到什么术语? * 冲激响应 - FIR滤波器的冲激响应实际上是FIR的系数. * 抽头(Tap) - FIR的抽头是系数或者延时对.FIR抽头的个数(通常用N来表示)意味着:1)实现滤波器所需要的存储空间, 2) 需要计算的数目, 3) 滤波器能滤掉的数量, 实际上,越多的抽头意味着有更多的阻带衰减, 更少的波纹,更窄的滤波等等. * 乘累加 (MAC) - 在FIR方面考虑,MAC是指把延时的数据采样与相应的系数相乘，然后累加结果。通常，FIR每一个抽头都需要一个MAC。大多数DSP微处理器实现MAC操作都是单指令周期。 * 跃迁带（Transition Band） -在通带和阻带边沿之间的频带。跃迁带越窄，需要更多的抽头去实现滤波器。也有说，小的跃迁带就是一个sharp滤波器。 * 延时线- 一组存储器单元，实现在FIR计算中的Z^-1延时。 * 环形缓存 - 一个特殊的缓存，是首尾相连的。通常由DSP微处理器实现。 |
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