ディジタルフィルターは信号处理の核となる技术で,ノイズ除去,波形成形,イコライザ,信号复调などのアプリケーションで,特定の信号成分のみを抽出するために使用されます。处理内容としては,ADコンバータなどの装置によって离散化·量子化された数値列データに対してデータの遅延と积和演算を行います。
ディジタルフィルターには下図に示すように,通过する帯域または遮断する帯域によって様々な応答タイプがあります。
振幅周波数特性が全域にわたって一定値1で,绿色で示した位相のみが回転します
エンベロープ(包络线)や信号の直行成分を求めるために使用されます
また,设计手法には,大きく分けてFIRフィルターとIIRフィルターの2つの手法があります。
FIRフィルター(有限冲激响应滤波器/有限インパルス応答フィルター)
インパルス信号を入力したときの出力信号が,有限时间で收束するためこう呼ばれます。特徴としては,有限时间で出力が收束するため安定で,位相特性は周波数によって変わらない线形位相特性を保ちます。
FIRフィルターの设计には所望のフィルター特性に対して窓关数を乘じた后にフーリエ変换を行うことで伝达关数を得る方法があります。
IIRフィルター(无限脉冲响应滤波器/无限インパルス応答フィルター)
フィードバックループを含むためにインパルス信号を入力した时の出力信号が计算上は无限に続くためこう呼ばれます。特徴としては,FIRフィルターと比べて少ない次数で急峻な特性を得ることが可能です。反面,周波数によって异なる非线形位相特性を持ち,系数の取り方によっては不安定になりリミットサイクルといった振动発生の问题を引き起こす可能性があります。
IIRフィルターの设计はアナログフィルターの小号领域伝达关数H(S)をŽ変换してH(z)的を得る方法と,Z平面において,直接所望の特性に近似する方法があります。
また,その応用として,周囲の状况変化に応じてダイナミックにフィルター特性を可変させる适応フィルター(アダプティブフィルター)があります。适応フィルターの例には,アダプティブ·ノイズ·キャンセラー,エコー·キャンセラー,ハウリング·キャンセラー,雑音に埋もれた信号の検出などがあります。
马铃薯®のオプション制品である信号处理工具箱™とDSP系统工具箱™では各种フィルターの设计·解析机能とGUIを提供します。
信号处理工具箱はバタワース,チェビシェフ1/2型,楕円などのIIRフィルターの设计や,等リップル,ウィンドウ法,最小二乘法,内插などのFIRフィルターの设计に対応します。フィルター解析机能は振幅/位相応答,インパルス応答,群/遅延,零点 - 极応答などに対応します。
DSP系统工具箱では,オールパスフィルター,适応フィルター,マルチレートフィルタ - を含む,さらに多くの,より高度なフィルター设计机能を提供しますフィルター解析机能は,固定小数点化したフィルターのダイナミックレンジスケーリング,リミットサイクルなどの解析机能を提供します。
また,ハードウェアへの実装段阶では,设计したフィルターを固定小数点化して量子化の影响を解析することができます。さらにFPGAやASICをターゲットにしたHDLコードの生成も可能となります。