في معالجة الإشارات الرقمية ، يعد FIR مرشحًا تكون استجابته النبضية لفترة محدودة ، ونتيجة لذلك يستقر على الصفر في وقت محدد. غالبًا ما يكون هذا تمييزًا لمرشحات IIR ، والتي يمكن أن يكون لها ملاحظات داخلية وستظل تستجيب إلى أجل غير مسمى. تأخذ الاستجابة النبضية لمرشح FIR للوقت المنفصل من الترتيب N عينات بدقة N + 1 قبل أن يستقر بعد ذلك على الصفر. مرشحات FIR هي أكثر أنواع المرشحات شيوعًا يتم تنفيذها في البرنامج ويمكن أن تكون هذه المرشحات وقتًا مستمرًا أو وقتًا تناظريًا أو رقميًا ومنفصلًا. أنواع خاصة من مرشحات FIR هي ، Boxcar ، Hilbert Transformer ، التفاضل ، Lth-Band و Raised-Cosine.
ما هو مرشح FIR؟
مصطلح اختصار FIR هو 'استجابة نبضة محدودة' وهو أحد نوعين رئيسيين من المرشحات الرقمية المستخدمة في تطبيقات DSP. المرشحات هي مكيفات إشارة ووظيفة كل مرشح هي أنه يسمح لمكونات التيار المتردد وكتل مكونات التيار المستمر. أفضل مثال على الفلتر هو خط الهاتف الذي يعمل كمرشح. لأنه يحد من الترددات إلى غضب أصغر بكثير من مدى قدرة البشر على سماع الترددات.
مرشحات FIR لمعالجة الإشارات الرقمية
هناك أنواع مختلفة من المرشحات ، وهي LPF و HPF و BPF و BSF. يسمح LPF بإشارات التردد المنخفض فقط من خلال tom o / p ، لذلك يتم استخدام هذا المرشح للتخلص من الترددات العالية. يعد LPF مناسبًا للتحكم في أعلى نطاق للترددات في إشارة صوتية. HPF هو عكس LPF تمامًا. لأنه يرفض فقط مكونات التردد التي تقل عن بعض العتبة. أفضل مثال على HPF هو الاستغناء عن طاقة التيار المتردد المسموعة 60 هرتز ، والتي يمكن تحديدها كضوضاء مرتبطة تقريبًا بأي إشارة في الولايات المتحدة الأمريكية.
البديل لمرشح الأشعة تحت الحمراء هو مرشح DSP والذي يمكن أن يكون أيضًا IIR. تستخدم مرشحات IIR التغذية المرتدة ، لذا فعندما تقوم بدفع نبضات فإن o / p يرن نظريًا إلى الأبد. المصطلحات المستخدمة لوصف مرشحات الأشعة تحت الحمراء هي النقر والاستجابة النبضية و MAC (تتراكم مضاعفة) وخط التأخير ونطاق الانتقال والمخزن المؤقت الدائري.
طرق تصميم مرشح FIR
تعتمد طرق تصميم مرشح FIR على تقريب مرشح مثالي. يقترب المرشح التالي من الخاصية المثالية لأن ترتيب المرشح سيزداد ، وبالتالي فإن إنشاء المرشح وتنفيذه معقد بشكل إضافي.
تبدأ عملية التصميم بالضرورات والمواصفات لمرشح FIR. تعتمد الطريقة المستخدمة في عملية تصميم المرشح على التنفيذ والمواصفات. هناك العديد من مزايا وعيوب أساليب التصميم. وبالتالي ، من المهم جدًا اختيار الطريقة الصحيحة لتصميم مرشح FIR. نظرًا لكفاءة وبساطة مرشح FIR ، يتم استخدام طريقة النافذة الأكثر شيوعًا. الطريقة الأخرى لتكرار أخذ العينات هي أيضًا سهلة الاستخدام للغاية ، ولكن هناك توهين بسيط في نطاق الإيقاف.
الهيكل المنطقي لمرشح FIR
يستخدم مرشح FIR لتنفيذ أي نوع من أنواع استجابة التردد الرقمي تقريبًا. عادةً ما يتم تصميم هذه المرشحات بمُضاعِف ، ومضافات ، وسلسلة من التأخيرات لإنشاء ناتج الفلتر. يوضح الشكل التالي مخطط مرشح FIR الأساسي بطول N. نتيجة التأخير تعمل على عينات المدخلات. قيم hk هي المعاملات المستخدمة في الضرب. بحيث يكون o / p في وقت واحد وهذا هو مجموع جميع العينات المتأخرة مضروبة في المعاملات المناسبة.
الهيكل المنطقي لمرشح FIR
ال يمكن تحديد تصميم المرشح حيث إنها عملية اختيار طول ومعاملات المرشح. القصد من ذلك هو ضبط المعلمات بحيث تعطي المعلمات المطلوبة مثل نطاق التوقف ونطاق المرور النتيجة من تشغيل المرشح. يستخدم معظم المهندسين برنامج MATLAB لتصميم المرشح.
عادة ، يتم تحديد المرشحات من خلال استجاباتها للتردد المنفصل المكونات التي وجدت إشارة i / p تصنف استجابات المرشحات a إلى ثلاثة أنواع بناءً على الترددات مثل نطاق التوقف ونطاق المرور ونطاق الانتقال. استجابة نطاق المرور هو تأثير المرشح على مكونات التردد التي يتم تسليمها من خلال غير متأثرة في الغالب.
يتم تقليل الترددات في نطاق توقف المرشح بشكل كبير. يشير النطاق الانتقالي إلى الترددات في المنتصف ، والتي قد تتلقى بعض الاختزال ، ولكنها لا تنفصل تمامًا عن إشارة o / p.
استجابة التردد لمرشح FIR
يظهر مخطط استجابة التردد للمرشح أدناه ، حيث ωp هو تردد نهاية نطاق التمرير ، ωs هو تردد بداية النطاق الموقوف ، كما هو مقدار التوهين في نطاق التوقف. تنخفض الترددات b / n ωp و drops في النطاق الانتقالي ويتم تقليلها إلى درجة أقل ، وهذا يؤكد أن المرشح يفي بالمواصفات المفضلة بما في ذلك النطاق الترددي الانتقالي والتموج وطول المرشح والمعاملات. كلما زاد طول الفلتر ، زادت دقة ضبط الاستجابة. مع تحديد طول N ومعاملاته ، عائم h [N] = {…………} ، يكون تنفيذ مرشح FIR مباشرًا إلى حد ما.
استجابة التردد لمرشح FIR
Z تحويل مرشح FIR هو
بالنسبة لمرشح N-tap FIR مع معامل h (k) ، يتم تعريف o / p على أنه
y (n) = h (0) x (n) + h (1) x (n-1) + h (2) x (n-2) + ……… h (N-1) x (nN-1 )
تحويل Z للمرشح هو
H (z) = h (0) z-0 + h (1) z-1 + h (2) z-2 + ……… h (N-1) z- (N-1) أو
وظيفة نقل مرشح FIR
معادلة استجابة التردد لمرشح FIR
DC كسب مرشح FIR هو
تشمل تطبيقات مرشحات FIR بشكل أساسي الاتصالات الرقمية في مراحل التردد الوسيطة للمستقبل. على سبيل المثال ، يستقبل الراديو الرقمي و يحول الإشارة التناظرية إلى التردد المتوسط ثم يحولها إلى رقمي باستخدام محول رقمي إلى تناظري. ثم يستخدم استجابة النبضة المحدودة لاختيار التردد المفضل. يتم استخدامه في راديو البرامج ، والذي يسمح بمرشحات قابلة للتكيف بسهولة مع رفض جيد وبدون تغيير الأجهزة.
وبالتالي ، فإن هذا كله يتعلق بمرشح FIR وتصميم مرشح FIR والبنية المنطقية واستجابة التردد لمرشحات FIR. نأمل أن يكون لديك فهم أفضل لهذا المفهوم. علاوة على ذلك ، أي استفسارات بخصوص هذا الموضوع والتطبيقات ، يرجى تقديم اقتراحاتك وتعليقاتك في قسم التعليقات أدناه. إليك سؤال لك ، ما الفرق بين مرشح FIR و IIR.
