数字滤波器原理(数字滤波器原理图)

滤波器是一种能够通过选择性地允许特定频率的信号通过并抑制其他频率信号的电路或设备。它们在信号处理、通信系统、音频处理、图像处理等领域中起着至关重要的作用。

滤波器通常根据它们的频率响应和工作方式进行分类。以下是一些常见的滤波器分类：

1.按照频率响应分类：

低通滤波器（Low-passFilter）：允许低频信号通过并抑制高频信号。

高通滤波器（High-passFilter）：允许高频信号通过并抑制低频信号。

带通滤波器（Band-passFilter）：只允许某一范围内的频率信号通过。

带阻滤波器（Band-stopFilter）：在某一范围内抑制频率信号。

2.按照工作方式分类：

数字滤波器（DigitalFilter）：基于数字信号进行滤波处理，常见于数字信号处理系统中。

模拟滤波器（AnalogFilter）：基于模拟信号进行滤波处理，常见于模拟电路中。

滤波器的工作原理取决于其类型。

例如，一个典型的低通滤波器可以通过使用电容和电感元件来实现，电容和电感的组合可以产生频率依赖的阻抗，从而实现对不同频率信号的选择性传输或抑制。

数字滤波器则通常使用算法来对数字信号进行处理，例如有限脉冲响应（FIR）滤波器和无限脉冲响应（IIR）滤波器等。

数字滤波器原理图

FIR滤波器的工作流程始于信号的模数转换。

首先，输入的信号通过A/D器件被转化为8位的数字信号，通常采用速度快的逐次逼近式A/D转换器。

设计FIR滤波器时，无论是采用乘累加方法还是分布式算法，其输出都会生成一系列数据。

为了将这些数字信号转换为可直观观察的形式，滤波器的输出需要进一步通过数模转换步骤。

这就意味着，为了展示FIR滤波器的输出结果，通常需要将其连接到一个D/A模块，它能将数字信号还原为模拟信号。

FPGA，即现场可编程门阵列，是一种理想的FIR滤波器实现平台。

它拥有整齐的内部逻辑阵列和丰富的连接资源，特别适合于数字信号处理任务。

相比以串行运算为主的通用DSP芯片，FPGA在并行性和可扩展性上具有显著优势。

利用FPGA的快速乘累加算法，能够设计出运行速度极快的FIR数字滤波器，满足高效处理的需求。

FIR(FiniteImpulseResponse)滤波器：有限长单位冲激响应滤波器，是数字信号处理系统中最基本的元件，它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，同时其单位抽样响应是有限长的，因而滤波器是稳定的系统。

因此，FIR滤波器在通信、图像处理、模式识别等领域都有着广泛的应用。