原创 分析处理(3)之数字滤波器

数字滤波器用于改变或消除不需要的波形。它是应用最广泛的信号处理工具之一。两种数字滤波器分别是：FIR（有限脉冲响应）和IIR（无限脉冲响应）滤波器。FIR滤波器可以看成一般移动平均值，它也可以被设计成线性相位滤波器。IIR滤波器有很好的幅值响应，但是无线性相位响应。带通、带阻与过渡带宽       带通指的是滤波器的某一设定的频率范围，在这个频率范围的波形可以以最小的失真通过滤波器。通常，这个带通范围内的波形幅度既不增大也不缩小，我们称它为单位增益（0dB）。带阻指的是滤波器使某一频率范围的波形不能通过。      理想情况下，数字滤波器有单位增益的带通，完全不能通过的带阻，并且从带通到带阻的过滤带宽为零。在实际情况下，则不能满足上述条件。特别是从带通到带阻总有一个过渡过程，在一些情况下，使用者应精确说明过渡带宽。 带通纹波和带阻衰减      在有些应用场合，在带通范围内放大系数不等于单位增益是允许的。这种带通范围内的增益变化叫作带通纹波。另一方面，带阻衰减也不可能是无穷大，我们必须定义一个满意值。带通纹波和带阻衰减都是以分贝（dB）为单位，定义如下： dB=20×log（A_o(f)/A_i(f)） 其中，A_o(f)和A_i(f)是某个频率等于f的信号进出滤波器的幅度值。 例如，假设带通纹波为-0.02dB，则有：-0.02=20×log（A_o(f)/A_i(f)）A_o(f)/A_i(f)=10∧（-0.001）=0.9977 可以看到，输入/输出波形幅度是几乎相同的。 假设带阻衰减等于-60dB,则有：-60=20×log（A_o(f)/A_i(f)）A_o(f)/A_i(f)=10∧(-3)=0.001 输出幅值仅是输入幅值的千分之一。衰减值用分贝表示时经常不加负号，我们已经设定它为负值。

应用练习

目的：用数字滤波器消除不需要的频率分量 前面板：

1. 打开Low Pass Filter.vi程序。这个程序设计了一个低通巴特沃斯滤波器，从输入信号中滤除10Hz分量。 2.  转换到框图程序。 框图程序：

1. 验证主框图程序，它使用了下面的子程序：      Butterworth Filter VI子程序（在Analysis>Filters子目录）。在本例中，采用巴特沃斯滤波器，指定滤波器阶数与截止频率，滤除输入正弦波中的高频分量，把输出波形在屏幕上显示。 2.  运行该程序，改变滤波器阶数，观察滤波器的效果。         虽然在LabVIEW中使用数字滤波器很简便，但还是需要你对数字信号处理的理论有一个基本了解。为此，VI公司提供了一个附加的工具软件，叫作数字滤波器设计工具箱(Digital Filter Design Toolkit)。该软件用LabVIEW开发，有很好的交互式图形用户界面。可以把所设计的滤波器集成到LabVIEW、LabWindows/CVI或者其他的编程环境。