FIR滤波器设计方案DesigneryaoguaiwsFIR滤波器的基本结构一.横截型(卷积型、直接型)FIR滤波器的差分方程表达式为:很明显,这就是线形时不变系统的卷积和公式,也就是x[n]的延时级联的横向结构,如下图所示:由于线形相位FIR滤波器的系数是镜像对称的,所以N阶滤波器系数只需要个储存单元即可
而输入x[n]的值需要N个储存单元,这样总共就需要个储存单元
二.级联型将H(z)分解成实系数二阶因子的乘积形式:图中画出了一个FIR滤波器的级联结构,其中每一个二阶因子用一个横截型来表示:这种结构的每一节控制一对零点,因而在需要控制传输零点时可以采用它
但是这种结构所需要的系数比卷积型的系数h[n]要多,因而需要更多的储存单元
理论上需要个单元储存系数,再加上各单元储存中间结果,结果一共需要个储存单元
三.频率抽样型把一个N店有限长序列的z变换H(z)在单位圆上作N等分抽样,就得到,其主值序列就等于h(n)的离散傅里叶变换
即H(z)的内插公式为:这个公式就为FIR滤波器提供了另外一种结构,这种结构由两部分组成
其中的第一部分为(这是一个FIR子系统,是由N节延时单元构成的梳状滤波器):级联的第二部分为(这是一个由N个一节网络并联而成的IIR子系统):频率抽样型的结构如图所示:该系统需要2N个储存单元用来缓存输入的数据,N个储存单元用来储存系数,一共需要花费3N个储存单元
量化误差分析理论设计的FIR滤波器系数都是无限精度的,当他们有硬件实现时,必须要量化,这必然引起量化误差
这也就使得理论滤波器和实际滤波器存在一些性能上的差别系数的量化误差对系统的影响,不仅仅和量化字长有关,更是和滤波器的结构密切相关的
分析:假设为理论系数,为量化系数,为量化误差,则有:可以得到由于各的偏差引起的第i个零点位置变化量为(推导过程见:《数字信号处理教程
清华大学出版社》):上