Dsp เฉลี่ยเคลื่อนที่ กรอง การออกแบบ

ตัวกรองดิจิทัลเบื้องต้นเราจะเปิด MicroModeler DSP และเลือกตัวกรองแบบดิจิทัลจากแถบเครื่องมือที่ด้านบนและลากไปยังแอ็พพลิเคชันของเราเราจะเลือกตัวกรองค่าเฉลี่ยเคลื่อนที่เพราะเป็นหนึ่งในตัวกรองที่ง่ายที่สุดหลังจากที่คุณกรองฟิลเตอร์ การแสดงผลจะได้รับการอัพเดตโดยอัตโนมัติคลิกเพื่อเปิดตัว MicroModeler DSP ในหน้าต่างใหม่เรารู้ดีว่าค่าเฉลี่ยคืออะไร - เพิ่มตัวเลขด้วยกันและแบ่งตามจำนวนที่มีตัวกรองค่าเฉลี่ยเคลื่อนที่จะเป็นค่าที่จัดเก็บประวัติของ N ล่าสุด จำนวนและผลลัพธ์เฉลี่ยของพวกเขาทุกครั้งที่มีหมายเลขใหม่เข้ามาค่าเฉลี่ยจะถูกคำนวณใหม่จากตัวอย่างที่เก็บไว้และตัวเลขใหม่จะถูกส่งออกการตอบสนองความถี่ของตัวกรองที่ด้านขวาบนเราจะเห็นกราฟของ Magnitude vs Frequency หรือความถี่ที่แตกต่างกันมากจะขยายหรือลดลงตามตัวกรองเฉลี่ยที่เคลื่อนที่ได้ตามที่คาดไว้โดยเฉลี่ยแล้วตัวอย่าง N ล่าสุดจะใช้การปรับให้เรียบเพื่อให้ได้สัญญาณการรักษาความถี่ต่ำและการเปลี่ยนค่า oving ความถี่สูงเราสามารถควบคุมจำนวนอินพุตก่อนหน้าหรือตัวอย่างที่มีค่าเฉลี่ยโดยการปรับความยาวของตัวกรอง N โดยการปรับค่านี้เราจะเห็นว่าเรามีการควบคุมพื้นฐานที่ความถี่จะสามารถส่งผ่านและถูกทิ้งไปได้ ภายในตัวกรองถ้าเรามองไปที่มุมมองโครงสร้างเราจะเห็นว่าภายในตัวกรองค่าเฉลี่ยเคลื่อนที่มีลักษณะเป็นอย่างไรแผนภาพได้รับการอธิบายไว้เพื่อแสดงว่าสัญลักษณ์ต่าง ๆ มีความหมายอย่างไรสัญลักษณ์ Z-1 หมายถึงการหน่วงเวลาหนึ่งครั้ง ตัวอยางและสัญลักษณหมายถึง add หรือรวมสัญญาณลูกศรหมายถึงคูณเพิ่มขยายลดหรือปรับขนาดสัญญาณตามจํานวนที่แสดงดานขวาของลูกศรเฉลี่ย 5 ตัวอยางหนึ่ง ตัวอย่างล่าสุดหนึ่งในห้าของตัวอย่างล่าสุดที่สองและอื่น ๆ ห่วงโซ่ของความล่าช้าเรียกว่าสายล่าช้ากับสัญญาณอินพุตถูกล่าช้าโดยขั้นตอนเวลาหนึ่งเพิ่มเติมในขณะที่คุณดำเนินการตามสายล่าช้าลูกศรจะเรียกว่าก๊อกน้ำ, ดังนั้นคุณเกือบจะสามารถจินตนาการได้ เป็นก๊อกเหมือนหนึ่งในอ่างครัวของคุณที่มีทั้งหมดหนึ่งในห้าเปิดคุณสามารถจินตนาการสัญญาณที่ไหลจากด้านซ้ายและมีความล่าช้าก้าวหน้าตามที่เลื่อนไปตามสายล่าช้าแล้ว recombined ในจุดแข็งที่แตกต่างกันผ่านก๊อกเพื่อสร้างผลลัพธ์ นอกจากนี้ยังควรจะง่ายที่จะเห็นว่าผลลัพธ์ของตัวกรองจะเป็นซึ่งเทียบเท่ากับค่าเฉลี่ยของ 5 ตัวอย่างล่าสุดใส่ tN หมายถึงการป้อนข้อมูลล่าช้าจากเวลา tN ในทางปฏิบัติรหัสที่สร้างขึ้นโดย MicroModeler DSP จะใช้เทคนิค การทำเช่นนี้มีประสิทธิภาพมากขึ้นเพื่อให้เฉพาะตัวอย่างแรกและสุดท้ายเท่านั้นที่ต้องมีส่วนเกี่ยวข้อง แต่แผนภาพนี้ดีสำหรับวัตถุประสงค์ในการอธิบายหากคุณสามารถเข้าใจได้แล้วคุณจะได้รับความคิดว่าตัวกรอง FIR เป็นตัวกรอง FIR เหมือนกับข้อมูล ย้ายกรองเฉลี่ย แต่แทนที่จะทุกจุดแข็งแตะเหมือนกันพวกเขาสามารถที่แตกต่างกันที่นี่เรามีตัวกรองเฉลี่ยเคลื่อนที่และกรอง FIR คุณจะเห็นว่าพวกเขามีโครงสร้างเหมือนกันแตกต่างเป็นจุดแข็ง ของก๊อกส่วนถัดไปจะแนะนำคุณกับตัวกรองฟิลเตอร์ Impulse Response FIR โดยการเปลี่ยนจุดแข็งของเคาะเราสามารถสร้างการตอบสนองความถี่ที่ใกล้เคียงกับที่เราต้องการได้ FIR Filter Basics.1 1 ตัวกรอง FIR คืออะไรตัวกรอง FIR เป็นหนึ่งใน ตัวกรองดิจิทัลสองประเภทหลักที่ใช้ในแอ็พพลิเคชัน DSP การประมวลผลสัญญาณดิจิทัลและอีกประเภทหนึ่งคือ IIR.1 2 FIR หมายถึงอะไรหมายถึง FIR หมายถึงการตอบสนองแบบ จำกัด ถ้าคุณใส่แรงกระตุ้นคือตัวอย่าง 1 รายการตามด้วย 0 ตัวอย่าง zeroes จะออกมาหลังจากที่ 1 ตัวอย่างได้ผ่านทางสายการหน่วงเวลาของ filter.1 3 เหตุใดจึงมีการตอบสนองของ impulse ในกรณีทั่วไปการตอบสนองของ impulse นั้นมีข้อ จำกัด เนื่องจากไม่มีข้อเสนอแนะใน FIR A การตอบสนองของแรงกระตุ้นจะ จำกัด ดังนั้นการตอบสนองของแรงกระตุ้นระยะ จำกัด เกือบจะตรงกันกับข้อเสนอแนะใด ๆ อย่างไรก็ตามถ้าข้อเสนอแนะที่ใช้ยังตอบสนองต่อแรงกระตุ้นคือ จำกัด ฟิลเตอร์ยังคงเป็น FIR ตัวอย่างเช่นค่าเฉลี่ยเคลื่อนที่ ฉ ilter ซึ่งตัวอย่าง N ก่อนหน้าจะถูกหักออกมาทุกครั้งที่มีตัวอย่างใหม่มาในตัวกรองนี้มีการตอบสนองต่อแรงกระตุ้นแน่นอนแม้ว่าจะใช้ข้อเสนอแนะหลัง N ตัวอย่างของแรงกระตุ้นผลลัพธ์จะเป็นศูนย์เสมอ 1 ฉันจะทำอย่างไร? ออกเสียง FIR บางคนบอกว่าตัวอักษร FIR คนอื่นออกเสียงเหมือนต้นไม้ชนิดหนึ่งเราชอบต้นไม้ความแตกต่างคือคุณพูดถึงตัวกรอง FIR หรือตัวกรอง FIR 1 5 อะไรคือทางเลือกสำหรับ FIR filters. DSP นอกจากนี้ยังสามารถตอบสนองอิมพัล Infinite IIR ดู dspGuru s IIR คำถามที่พบบ่อยตัวกรอง IIR ใช้ข้อเสนอแนะดังนั้นเมื่อคุณป้อนแรงกระตุ้นเอาท์พุทตามเหตุผลดังแหวนอย่างไม่ขาดสาย 1 6 ฟิลเตอร์ฟิลเปรียบเทียบกับ IIR filters. Each มีข้อดีและข้อเสียโดยรวม, ข้อดีของตัวกรอง FIR มีมากกว่าข้อเสียดังนั้นจึงมีการใช้งานมากกว่า IIRs.1 6 ข้อดีของ FIR Filters เมื่อเปรียบเทียบกับ IIR filterspared to IIR filters ตัวกรอง FIR มีข้อดีดังต่อไปนี้ gned เป็นเฟสเชิงเส้นและมักจะใส่เพียงกรองเชิงเส้นเฟสล่าช้าสัญญาณเข้า แต่อย่าบิดเบือนเฟสของพวกเขาพวกเขาจะง่ายต่อการใช้ในส่วนใหญ่ไมโครโปรเซสเซอร์ DSP, การคำนวณ FIR สามารถทำได้โดยการวนคำสั่งเดียวพวกเขาเป็น เหมาะสำหรับการใช้งานแบบหลายอัตราโดยอัตราหลายอัตราเราหมายถึง decimation ลดอัตราการสุ่มตัวอย่างการแก้ไขเพิ่มอัตราการสุ่มตัวอย่างหรือทั้งที่เป็น decimating หรือ interpolating การใช้ฟิลเตอร์ FIR ช่วยให้การคำนวณบางส่วนสามารถละเว้นได้ ประสิทธิภาพในการคำนวณที่สำคัญในทางตรงกันข้ามถ้าใช้ตัวกรอง IIR เอาต์พุตแต่ละรายการจะต้องได้รับการคำนวณเป็นรายตัวแม้ว่าผลลัพธ์จะถูกยกเลิกไปก็ตามดังนั้นข้อเสนอแนะจะรวมอยู่ในตัวกรองข้อมูลเหล่านี้มีคุณสมบัติเป็นตัวเลขที่ต้องการในทางปฏิบัติต้องใช้ตัวกรอง DSP ทั้งหมด การคำนวณค่าความแม่นยำ จำกัด นั่นคือจำนวนบิตที่ จำกัด การใช้ค่าทางคณิตศาสตร์ที่แม่นยำแน่นอนในตัวกรอง IIR อาจทำให้เกิดปัญหาที่สำคัญอันเนื่องมาจาก การใช้ข้อเสนอแนะ แต่ตัวกรอง FIR โดยไม่มีข้อเสนอแนะสามารถใช้งานได้โดยใช้บิตน้อยลงและนักออกแบบมีปัญหาในทางปฏิบัติที่น้อยลงในการแก้ปัญหาเกี่ยวกับการคำนวณเลขที่ไม่เหมาะอีกทั้งสามารถใช้งานได้โดยใช้เลขเศษส่วนซึ่งแตกต่างจากตัวกรอง IIR เป็นไปได้เสมอ ตัวกรอง FIR ใช้ค่าสัมประสิทธิ์ที่มีขนาดน้อยกว่า 1 0 กำไรโดยรวมของฟิลเตอร์ FIR สามารถปรับได้ที่เอาท์พุทถ้าต้องการนี่เป็นข้อพิจารณาที่สำคัญเมื่อใช้ DSP จุดคงที่เนื่องจากทำให้การใช้งานง่ายขึ้นมาก 6 ข้อเสียของฟิลเตอร์ฟิลเตอร์เมื่อเปรียบเทียบกับตัวกรอง IIR ที่กรองด้วยตัวกรอง IIR ตัวกรอง FIR บางครั้งอาจมีข้อเสียที่ต้องใช้หน่วยความจำและหรือการคำนวณเพื่อให้ได้ตัวกรองตอบสนองที่กำหนดนอกจากนี้การตอบสนองบางอย่างยังไม่สามารถใช้กับตัวกรอง FIR ได้ .1 7 ข้อใดที่ใช้ในการอธิบาย FIR filters. Impulse Response การตอบสนองต่ออิมพัลส์ของฟิลเตอร์ FIR เป็นเพียงชุดค่าสัมประสิทธิ์ของ FIR ถ้าคุณใส่แรงกระตุ้นลงในตัวกรอง FIR ซึ่งประกอบด้วยตัวอย่าง 1 ตัวตามด้วยตัวอย่างจำนวนมาก 0 ตัวอย่างผลลัพธ์ของตัวกรองจะเป็นชุดค่าสัมประสิทธิ์เมื่อตัวอย่าง 1 เคลื่อนที่ผ่านแต่ละค่าสัมประสิทธิ์ในการเปิดเป็นรูปแบบเอาท์พุท FIR tap เป็นเพียงค่าสัมประสิทธิ์การหน่วงเวลาหมายเลขของ FIR Taps ซึ่งมักจะกำหนดให้เป็น N คือจำนวน 1 หน่วยความจำที่จำเป็นในการใช้ตัวกรอง 2 จำนวนการคำนวณที่ต้องการและ 3 จำนวนการกรองตัวกรองสามารถทำได้ ผลกระทบมากขึ้นก๊าชหมายถึงการหยุดชะงัก stopband มากขึ้นระลาดน้อยกรองแคบ ฯลฯ Multiple - สะสม Mac ในบริบท FIR, MAC คือการดำเนินงานของการคูณค่าสัมประสิทธิ์โดยสอดคล้องกับตัวอย่างข้อมูลที่ล่าช้าและสะสม FIR ผลลัพธ์มักจะต้องหนึ่ง MAC per tap ไมโครโพรเซสเซอร์ DSP ส่วนใหญ่จะใช้การดำเนินการ MAC ในรอบการสอนเดียว Bandwidth ระหว่างย่านความถี่ passband และ stopband ขอบเขตการถ่ายโอนที่แคบยิ่งต้องใช้ก๊อกมากขึ้น plement filter ตัวเปลี่ยนขนาดเล็กจะส่งผลให้ filter มีความคมตัวฉาย Line ชุดของหน่วยความจำที่ใช้ Z-1 delay element ของการคำนวณ FIR บัฟเฟอร์พิเศษซึ่งมีลักษณะเป็นวงกลมเนื่องจากการเพิ่มทีละตอนทำให้มันห่อหุ้ม รอบการเริ่มต้นหรือเนื่องจาก decrementing ตั้งแต่ต้นทำให้มันห่อรอบเพื่อสิ้นสุดบัฟเฟอร์แบบวงกลมมักจะให้โดยไมโครโปรเซสเซอร์ DSP เพื่อดำเนินการเคลื่อนไหวของกลุ่มตัวอย่างผ่าน FIR ล่าช้าเส้นโดยไม่ต้องย้ายข้อมูลแท้จริงในหน่วยความจำเมื่อ ตัวอยางตัวอยางจะถูกเพิ่มลงในบัฟเฟอร์โดยอัตโนมัติแทนที่อุปกรณที่เก่าที่สุด DSP Design Tools การตอบสนองตอความถี่ของตัวกรองเฉลี่ยถายทอดและ FIR กรองการตอบสนองความถี่ของตัวกรองถายคาเฉลี่ยที่เคลื่อนไหวโดยใชตัวกรอง FIR ทั่วไปตั้งคาสัมประสิทธิ์ของ ตัวกรอง FIR เป็นลำดับของการปรับขนาด 1 s ปัจจัยการปรับคือ 1 filterLength. Create วัตถุระบบและกำหนดค่าสัมประสิทธิ์ของมันเป็น 1 40 คำนวณค่าเฉลี่ยเคลื่อนที่ e สร้างวัตถุระบบที่มีหน้าต่างบานเลื่อนที่มีความยาว 40 เพื่อคำนวณค่าเฉลี่ยเคลื่อนที่ตัวกรองทั้งสองมีค่าสัมประสิทธิ์เดียวกันอินพุตเป็นสัญญาณรบกวนแบบเกาส์ไวท์ที่มีค่าเฉลี่ยเท่ากับ 0 และค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน 1. ตรวจสอบการตอบสนองความถี่ของตัวกรองทั้งสองโดย โดยใช้การตอบสนองความถี่ fvtool. The ตรงกับที่พิสูจน์ให้เห็นว่าตัวกรองเฉลี่ยเคลื่อนที่เป็นกรณีพิเศษของการกรอง FIR สำหรับการเปรียบเทียบดูการตอบสนองความถี่ของตัวกรองโดยไม่ต้อง noisepare กรองความถี่ของการตอบสนองต่อการที่เหมาะกรองคุณสามารถ ดูว่ากลีบหลักใน passband ไม่แบนและระลอกใน stopband ไม่ได้เป็นข้อ จำกัด การตอบสนองความถี่ของตัวกรองความถี่การเคลื่อนที่เฉลี่ยไม่ตรงกับการตอบสนองความถี่ของตัวกรองที่เหมาะสำหรับตัวกรอง FIR ที่เหมาะที่สุดให้เปลี่ยนค่าสัมประสิทธิ์ของตัวกรองไปที่ เวกเตอร์ที่ไม่ใช่ลำดับของ 1s ปรับขนาดการตอบสนองความถี่ของตัวกรองมีการเปลี่ยนแปลงและมีแนวโน้มที่จะย้ายใกล้ชิดกับการตอบสนองของตัวกรองที่เหมาะออกแบบตัวกรองค่าสัมประสิทธิ์ตาม pr ข้อกำหนดเกี่ยวกับตัวกรองที่กำหนดไว้ล่วงหน้าตัวอย่างเช่นการออกแบบตัวกรอง FIR แบบ FIR พร้อมด้วยความถี่ตัดผิดปกติที่ 0 1 การกระเพื่อม passband ของ 0 5 และการลดทอนของ stopband ที่ 40 dB ใช้เพื่อกำหนดข้อกำหนดของตัวกรองและวิธีการออกแบบเพื่อออกแบบตัวกรอง กรองตอบสนองใน passband เกือบจะแบนคล้ายกับการตอบสนองที่เหมาะและ stopband มีข้อ จำกัด equiripples. MATLAB และ Simulink เป็นเครื่องหมายการค้าจดทะเบียนของ MathWorks, Inc โปรดดูสำหรับรายการของเครื่องหมายการค้าอื่น ๆ ที่เป็นเจ้าของโดย The MathWorks, Inc ผลิตภัณฑ์หรือตราสินค้าอื่น ๆ ชื่อเป็นเครื่องหมายการค้าหรือเครื่องหมายการค้าจดทะเบียนของเจ้าของที่เกี่ยวข้องเลือกประเทศของคุณ