FIR Filter begrænsninger (eller ikke)?

R

rover8898

Guest
Hej,

Jeg er helt ny på området for digitale FIR filtre (jeg altid arbejdet med det gamle-fashionned analoge dem, men jeg sidespring).
Der er et vigtigt aspekt at FIR filtre, som unddrager sig mig:
Et low pass digital FIR filter filtrerer alle frekvenser i stopband (til det sæt svækkelseskarakteristika).Det er helt indlysende.Nu er det fortsat uklart for mig er, at hvis den digitale filter kan kun inddrive held frekvenser op til Fs / 2 (Fs = samplingfrekvensen), for at enten filter dem, hvis de ligger i stopband eller lade dem passere, hvis de ligger i passband, gør det (den digitale FIR filter) også bortfiltrere frekvenser over Fs / 2 (da de ligger i stopband)?Eller er hyppigheden komponenter af ovenstående Fs / 2 af indgangssignalet ikke filtreret, men snarere emulere noget beslægtet med "støj".Dybest set, hvis en digital FIR lowpass filter kun kan bortfiltrere frekvenser op til Fs / 2, ville det indebære, at en en enkel [20dB/dec lowpass analog filter] ville være i stand til at filtrere frekvenser at en [-100dB FIR lowpass filter med Fs / Fc = 1,1] ikke ville være i stand til.Dette forekommer helt mærkeligt, da alle litteratur viser, at digitale FIR filtre langt ud-udføre analoge filtre.Også, hvis digitale filtre (LP, HP, BP, BS) har en alvorlig begrænsning for deres øverste frekvens-of-ordentlig-drift, ville det betyde, at alle digitale filtre kræver en analog lowpass filter på deres input, der kan tunned om de flyver wrt Fs, som at fjerne frekvens komponenter ovenfor Fs / 2 forud for digital filtrering.Dette forekommer meget usandsynligt.
Hvad skal jeg ikke undestanding korrekt?

Thanks in advance,
-RogerPS Jeg har også indsendt dette spørgsmål i "elementær elektronik spørgsmål" forum.
Jeg undskylder for enhver incovenience dette kan have forårsaget.(Unbeknownst til mig på det tidspunkt var, at der findes en bedre egnet forum til mit spørgsmål)

 
Kære Rover,

Jeg
vil forsøge at forklare din tvivl:

Første frekvenskarakteristik af FIR-filter er periodisk med periode FS dette er et resultat af stikprøvevariansen proces / periodiske ejendom af DTFT eller DFT.Det betyder, at frekvenskarakteristik er simetrical i FS / 2, så frekvenskarakteristik anses op til FS / 2.FS / 2 kaldes Niquisty frekvens.Her kommer du i tvivl om: hvad der sker med frekvenser over FS / 2?

Svaret er baseret på, hvis der var højere frekvenser end FS / 2 aliasing ville forekomme.Så det signal, der skal filtreres, må ikke indeholde frekvenser over FS / 2, Det er båndet begrænset normalt ved hjælp af en antialiasing filter forud for den digitale forarbejdning, FS (samplingfrekvensen) er en del af designet, skal du vælge Fs egnet til specifikation ved hånden.Den anden tvivl er om antialiasing filter.Faktisk i teorien kan det være en analog filter, men hvad der sker i praksis kaldes multirating, DSP har begrænsning i hastighed, hvad der kræver en omhyggelig udvælgelse af samplingfrekvensen.I modsætning til højere samplingfrekvensen mere afslappet er problemerne i filter specifikationer, så i praksis du prøve et signal med en høj samplingfrekvensen at minimere aliasing, pass til en digital antialiasing filter, downsample signalet (decimering) proces signalet i DSP , upsample signalet (interpolation) og videregive det til en antimage filter.For at forstå dette spørgsmål, er du nødt til at studere multirate signalbehandling teori.

Håber jeg har hjulpet.

 
Hej,

> Den anden tvivl er om antialiasing filter.Faktisk i teorien kan det være en
> analog filter, men hvad der sker i praksis kaldes multirating, DSP har
> begrænsning i hastighed, hvad der kræver en omhyggelig udvælgelse af samplingfrekvensen.I
> kontrast de højere samplingfrekvensen mere afslappet er problemerne i
> filter specifikationer, så i praksis du prøve et signal med en høj prøveudtagning
> frekvens at minimere aliasing, pass til en digital antialiasing filter, downsample
> signalet (decimering) proces signalet i DSP, upsample signalet (
> interpolation) og videregive det til en antimage filter.For at forstå dette spørgsmål
> du har brug for at studere multirate signalbehandling teori.Jeg kiggede op på begrebet multirate signalbehandling.Pretty kloge for når man er nødt til at interface flere systemer, som opererer på forskellige Fs (Fs: samplingfrekvensen), eller når de relevante signal oplysninger findes ved meget lave frekvenser wrt Fs; DSPing af signalet vil kræve mindre beregninger på et lavere Fs.
Men selv om der var en lav-pass decimering (digital FIR) filter som fordobler som en anti-aliasing filter (eller perphaps det er dens eneste formål; hmmm, bliver nødt til at se på, at) i multirate systemer, denne lavpas decimering (digital FIR) filter heller ikke helt 100% sikre, at der vil være nogen aliasing stede.Jeg er naturligvis forestille sig det værst tænkelige scenario blev der uforudsete uønskede signaler (perphaps højere orden oversvingninger), der kan have koblet sig på den ønskede analoge indgangssignal.Hvis disse parasitter er beliggende uden for Fs / 2 (over) samplingfrekvensen / 2, der bruges til at hente de data, prøver, før de sendes gennem lavpas decimering (digital FIR) filter og efterfølgende downsampling dem, så vil der aliasing.
Men en analog lowpass filter med en meget høj cuttoff frekvens (ideelt Fsmax / 2 i DSP / hardware), placeret før A / D konvertering bør gøre det trick.Således tænker jeg, at perphaps en bred analog filter bruges også i tandem med multirate signalbehandling ordningen.Det er den eneste sikre metode til at forhindre aliasing i min udtalelse.Er det korrekt?Hvis ikke, hvordan er det muligt at multirate signalbehandling ordning kan sikre, at båndbredden af indgangssignalet ikke overstiger Fs / 2 (så stor som kan være)?

-Roger

 
Det er almindelig praksis at sætte en analog bandpass eller lowpass filter foran den A / D konverter for at undgå uønskede aliasing.

Efter digitaliseres, din DSP kan gøre, hvad samplinghastighed konverteringer, du har brug for, men sørg for at gå forud for hver enkelt sample rate konverter med et passende filter at undgå aliasing ved konvertering.

 
rover8898,

For de fleste filter implementations, har du ret i at antage, at du skal fjerne alle frekvenser over Fs / 2.Multirate filtre eller "undersampling teknikker kan bruges til at flytte passband til en højere (alias) frekvensbånd. Denne aleviates udførelsen kravene i aniti-aliasing filter,
der giver en blidere hældning, og derfor lavere for anti-aliasing filter. Men du stadig har brug for den anti-aliasing filter.
~
Der er en teknik til at designe et filter, der ikke lider af aliasing:
Først skal du designe et analog prototype filter.
~
Så har du omdanne s domæne poler i z-domænet ved hjælp af bilinear z transformation.
~
De omdannes filter lider frekvens forvrængning, da hele frekvensspektret-uendelig til uendelig er omdannet til på enhedens cirkel af z fly.
~
For at imødegå dette, de kritiske frekvenser på de analoge prototype er "pre-bøjede", således at når de er bøjede af bilinear z transformation, ender de, hvor du vil have dem.
~
Den resulterende digitalt filter vil have frekvenskarakteristik, der er overlegen i forhold til den analoge prototype filter, og ikke lider af aliasing.
~
Ulemper er:
Hyppigheden "vridning" beskrevet ovenfor.
Time domæne svar på de analoge prototype er ikke bevaret.
Fase egenskaber ved analog prototype er ikke bevaret.
~
Google på "bilinear z omdanne", eller gå til en bog om DSP for mere information.
Hilsen,
Kral

 
Jeg vil forsøge at forklare på en anden måde ..

Første u have det analoge signal ..

Dette er stikprøven og omdannes til et digitalt signal .. (normalt efter passage en antialiasing filter)

nu på dette tidspunkt, den hyppighed indholdet af prøverne afhænger samplingfrekvensen ..

Det betyder, hvis prøvehyppigheden er Fs, er der ingen frekvens komponent højere end Fs / 2 ..selv om det oprindelige analoge signal haft en større båndbredde ..

de højere greq komponenter vil blive alias i nedenfor Fs / 2 vifte ..

så der faktisk er nogen frekvens komponent højere end fs / 2 i stikprøven signal ..

Så uanset hvor u ledes gennem en FIR LP filter eller HP mv.den eneste respons fra 0 til Fs / 2, at spørgsmål ...

- Rajan

 
Hej Rajan,

Par spørgsmål til dig.

> Så uanset hvor u ledes gennem en FIR LP filter eller HP mv.den eneste respons fra 0 til> Fs / 2, at spørgsmål ...Er det, fordi både reaktion af den digitale filter og den digitale s signal frekvensspektrum er periodisk om en periode på Fs, så der er ingen * nye oplysninger * at der tages ud over [Fs / 2 til Fs / 2]?

Eller er det fordi der fra et praktisk synspunkt, kan man ikke skelne mellem [f1 = Fs/2-dF] og [f2 = Fs / 2 dF], efter at det analoge signal er blevet digitaliseret?> jo højere greq komponenter bliver alias i nedenfor Fs / 2 vifte ..
> så der faktisk er nogen frekvens komponent højere end fs / 2 i stikprøven signal ..

Faktisk ikke, ta digital / stikprøveudvalgte signal har et uendeligt spektrum (som nævnt ovenfor)?
Tilgiv mig, hvis jeg synes nøgtern, men jeg gætter de problemer, som jeg er med Nomenklatur snarere end begreber (men jeg kan completly off base

<img src="http://www.edaboard.com/images/smiles/icon_smile.gif" alt="Smile" border="0" />

).Jeg får det indtryk, at når folk siger, at der ikke er nogen frekvens komponent højere end fs / 2 i stikprøven signal, hvad de mener, er der ikke er nogen * forskellige * frekvens komponent højere end fs / 2 i stikprøven signal.Ellers ville vi have den originale analoge signal efterfølgende digitalisering.
Påmindelse: En analog signal s spektrum, når digitaliseret, gentager på Fs mellemrum.

-Tak
Roger

 
rover8898 wrote:

Hej,filter virker ikke helt 100% sikre, at der vil være nogen aliasing stede.
Jeg er naturligvis forestille sig det værst tænkelige scenario blev der uforudsete uønskede signaler (perphaps højere orden oversvingninger), der kan have koblet sig på den ønskede analoge indgangssignal.
Hvis disse parasitter er beliggende uden for Fs / 2 (over) samplingfrekvensen / 2, der bruges til at hente de data, prøver, før de sendes gennem lavpas decimering (digital FIR) filter og efterfølgende downsampling dem, så vil der aliasing.

Men en analog lowpass filter med en meget høj cuttoff frekvens (ideelt Fsmax / 2 i DSP / hardware), placeret før A / D konvertering bør gøre det trick.
Således tænker jeg, at perphaps en bred analog filter bruges også i tandem med multirate signalbehandling ordningen.
Det er den eneste sikre metode til at forhindre aliasing i min udtalelse.
Er det korrekt?
Hvis ikke, hvordan er det muligt at multirate signalbehandling ordning kan sikre, at båndbredden af indgangssignalet ikke overstiger Fs / 2 (så stor som kan være)?-Roger
 
Hej

> Så jeg tror, det magiske at studere teorien er forsøge at passe det om bestemte applikationer.
> Nogle gange er vi føre at finde et entydigt svar på et spørgsmål, hvor svaret
> er bare: Det afhænger af anvendelsen

Du er helt rigth når du siger, at det afhænger af ansøgninger.Ofte, når vi svaret på spørgsmål, vi subconsciously utilsigtet forestille scenarier (høj eller lav frekvens dem), at de andre læsere ikke kan se.I disse scenarier, vores svar er sandsynligvis rigth og sandsynligvis også gælde.

Så for at gøre det application-specifikke, min situation ville være så videre:
-Lave frekvenser
-Min analoge indgangssignal relevante's båndbredde vil være fra ~ dc til ~ 100Hz (det største styrke ligger i (~ dc til 80Hz)
-Min prøveudtagningshyppighed: så lavt som jeg overhovedet kan gøre det, jeg tænkte 250Hz til 400Hz; behovet for at reducere mængden af beregninger af UC
-Jeg har den 60 Hz (og dens ulige harmoniske)
strømforsyning inteference på mit signal, som bør bortfiltreret

Ville jeg have en lav-pass analog filter pre-digitalisering?

Thx
-Roger

 
I betragtning af den vifte af frekvens nævnt ~ dc til ~ 100Hz og samplingfrekvens på 250Hz til 400Hz, og da du har som interfence, harmoniske af 60 Hz fra strømforsyning.Definitely, Du skal bruge en analog lavpasfilter.

For at angive filtre begrænse såsom svækkelseskarakteristika i stoppe båndet, som omfatter den første harmoniske, bør du overveje den mindste spænding anses af A / D konverter input.

For at beskæftige sig med 60 Hz indblanding, da det er inden for den gruppe af interesse, skal du gennemføre en adaptive filter, der fungerer som støj canceler at filtrere uønskede signal (60 Hz interferens) før signalbehandling, tilbagebetalingsordningen er, at det er gonna øge forarbejdningsomkostningerne belastning, hvad aparently ikke ønskes.

 
You must log in or register to reply here.

Welcome to EDABoard.com

Sponsor

Back
Top