远红外滤波器的工作原理/优点/应用
fir（有限脉冲响应）滤波器是一种有限长度单位脉冲响应滤波器，也称为非递归滤波器，是数字信号处理系统中最基本的元件。它可以保证任意幅频特性，同时具有严格的线性相频特性，其单位采样响应是有限的，因此滤波器是一个稳定的系统。
i 什么是远红外滤波器？
fir（有限脉冲响应）滤波器是一种有限长度单位脉冲响应滤波器，也称为非递归滤波器，是数字信号处理系统中最基本的元件。它可以保证任意幅频特性，同时具有严格的线性相频特性，其单位采样响应是有限的，因此滤波器是一个稳定的系统。因此，fir滤波器广泛应用于通信、图像处理、模式识别等领域。
二、工作原理
在进入fir滤波器之前，必须先通过a/d器件将信号转换为8位数字信号。通常，可以使用更高速的逐次逼近型a/d转换器（sar adc）。
无论采用乘法累加法还是分布式算法来设计fir滤波器，滤波器输出的数据都是一系列序列。为了使它直观地反映，它需要进行数模转换。因此，由fpga组成的fir滤波器的输出必须连接到d/a模块。
fpga具有规则的内部逻辑阵列和丰富的布线资源，特别适用于数字信号处理。与以串行操作为主的通用dsp芯片相比，它具有更好的并行性和可扩展性。使用fpga进行乘法和累加的快速算法可以帮助我们设计高速fir数字滤波器。
三、远红外滤波器实现
fir 滤波器的硬件实现方式有以下几种：
1. 集成电路
它是采用单片机通用数字滤波器集成电路。该电路使用简单，但由于字长和顺序规格少，不容易完全满足实际需要。虽然可以使用多芯片扩展来满足要求，但它会增加体积和功耗，因此在实际应用中受到限制。
2. 数字信号处理器芯片
dsp芯片具有可调用的专用数字信号处理功能，也可以根据芯片指令集的结构，有自己的代码来实现fir功能。
由于fir设计的系数计算和量化复杂，一般采用matlab软件作为辅助设计。然后我们可以计算fir的系数并设计和实现代码。
实现fir滤波器相对简单，但因为程序是按顺序执行的，速度有限。而且，即使是同一家公司不同系统的dsp芯片，编程指令也不同，因此开发周期较长。
3. 可编程 fpga/cpld
还有一个可编程逻辑器件fpga/cpld。fpga 具有常规的内部逻辑块阵列和丰富的布线资源。它特别适用于实现具有细晶和高平行结构的fir滤波器。与以串行操作为主的通用dsp芯片相比，具有更好的并行性和可扩展性
四、远红外线 类型
有限脉冲响应（fir）滤波器具有以下特性：
系统功能：
●z平面上分布有n-1个零点，其中z=0为n-1阶极点。
●在有限数量的n个值下，系统的单位脉冲响应h（n）不为零
●系统函数h（z）收敛于|z|》0，所有极点在z=0（因果系统）
●从输出到输入无反馈，一般为非递归结构
1. 横向类型
差分方程：
图1.远红外滤波器横向结构
图2.横向转置结构
2. 级联类型
将 h（z） 分解为实系数二阶因子的乘积形式：
图3.fir滤波器级联结构（n为奇数）
当 n 是偶数时，其中
之一（n-1 个零）
级联式特点：
●每个基本部分控制一对零点，方便控制滤波器的传输零点。
●需要更多的乘法运算。
3. 频率采样类型
n 频率样本 h（k） 的插值公式恢复 h（z）：
k=0.1.。.n-1
frequency response：
figure 4. comb filter structure and frequency response amplitude
subsystem：
there is a pole on the unit circle：
which offset with the kth zero， making the frequency response at this frequency
equal to h（k）。
图5. fir滤波器频率采样类型结构
优点和d是f频率 s放大s结构的优点
●调节h（k）可有效调节频响特性。
●如果h（n）的长度相同，则除各分支的增益h（k）外，网络结构完全相同，便于标准化和模块化。
●有限字长效应可能导致极点和零点不能完全偏移，导致系统不稳定。
●滤波系数多为复数，增加了复数乘法和存储量。
五 iir和fir之间的区别
1.两个滤波器都是数字滤波器。根据脉冲响应的差异，数字滤波器分为有限脉冲响应（fir）滤波器和无限脉冲响应（iir）滤波器。
对于fir滤波器，脉冲响应在有限时间内衰减到零，其输出仅取决于当前和过去的输入信号值。对于iir滤波器，脉冲响应理论上应该无限期地持续，其输出不仅取决于当前和过去的输入信号值，还取决于过去的信号输出值。
2. 远红外的脉冲响应有限。与iir滤波器相比，fir滤波器具有线性相位，易于设计。另一方面，为了设计具有相同参数的滤波器，fir需要比iir更多的参数，因此增加了dsp计算量。dsp需要更多的计算时间，这对dsp的实时性能有影响。
3.在性能方面，iir滤波器的传递函数包括两组可调系数：零点和极点，对极点的唯一限制是在单位圆圈内。因此，可以使用较低的阶数来获得高选择性，这需要少量的存储单元和计算，并且具有很高的效率。但这种高效率是以相位非线性为代价的。选择性越好，相位非线性越严重。
fir滤波器传递函数的极点固定在原点，不能移动。它只能通过改变零位置来改变其性能。因此，为了实现高选择性，必须使用更高的阶数。对于相同的滤波器设计指标，fir滤波器的要求阶数可能比iir滤波器高5-10倍。结果成本较高，延迟也比较大。如果需要线性相位，iir滤波器必须增加一个全通网络进行相位校正，这也大大增加了滤波器的阶数和复杂性。fir滤波器可以获得严格的线性相位。
图6.fir 和 iir 滤波器框图
4.从结构上看，iir滤波器必须采用递归结构来配置极点，并确保极点在单位圆内。由于字长有限的影响，系数在计算过程中会四舍五入，导致极移。这种情况有时会导致稳定性问题，甚至寄生振荡。
相反，只要fir滤波器采用非递归结构，在理论上或实际的有限精度计算中都不存在稳定性问题，因此频率特性误差也很小。此外，fir滤波器可以使用快速傅里叶变换算法，在相同的阶数下计算速度可以快得多。
此外，还应注意的是，iir滤波器虽然设计简单，但主要用于设计具有分段恒定特性的滤波器，如低通、高通、带通和带阻，这些特性往往离不开模拟滤波器模式。fir滤波器更加灵活，特别容易适应一些特殊应用，如形成数字微分器或希尔伯特转换器等，因此具有更大的适应性和广泛的应用领域。
从上面的简单对比可以看出，iir和fir滤波器各有长处，因此在实际应用中应从各种考虑中挑选它们。
iir更适合于对相位要求不敏感的场合，例如语言交流，这样可以充分发挥其高性价比的特点。而对于图像信号处理，在数据传输和其他以波形形式传输信息的系统中，对线性相位的要求更高。如果可能，最好使用 fir 滤波器。当然，在实际应用中可能还需要考虑更多的因素。
无论iir和fir，阶数越高，信号延迟越大。同时，在iir滤波器中，阶数越高，对系数的精度要求越高，否则容易造成有限字长误差将极点移出单位圆。因此，我们应该综合考虑顺序的选择。
vi 远红外滤波器应用
随着个人音频的发展，以前iir滤波器处理音频造成的音质恶化越来越被市场所拒绝。虽然原来的iir简单方便，计算量小，但其精度还不够。因此，在专业音频中，许多人使用fir 4096的音频算法，例如拉脱维亚的coneq等。
外冷花红外过滤器
为了弥补低分辨率下fir的低频处理不佳，一些音频算法使用相反的wfir滤波器。与fir相反，wfir可以更好地处理低频，但可以”t 在高频下工作。并且每个工作点的计算量达到fir的6倍。
图7.音频远红外滤波
远红外线音频滤波器的优点
fir的优点是精度可以无限增加（在有足够的计算能力的前提下），iir滤波器不存在相位精度问题，是一种比较高端的解决方案。
远红外音频滤波器的缺点
1.由于采用高精度，计算资源的使用，内存和功耗较高;
2、远红外主要解决其他领域的高频问题。在音频应用中，经常会出现低于1khz的信号，至少fir 512可以产生低于1k的效果。
3. 过度计算。由于fir每个处理单元的宽度无法调整，因此当我们解决低频问题时，高频将被过度计算。
新解决方案
fir和iir的混合使用，以及新开发的音频vir滤波器。
美国收紧对华人工智能芯片销售规定，将对英伟达造成打击
索尼KV-S29MHl型维修几例
【蓝桥杯嵌入式主板G4】第四章 stm32g4xx_hal.c的常见函数(一)
数据存储技术将成为新基建基石技术
小米6发布时间被曝延后一个月，满怀期待可能再无惊喜！
远红外滤波器的工作原理/优点/应用
华硕笔记本u盘启动设置
艾讯科技推嵌入式单板电脑CAPA55R NVIDIA推Grace CPU超级芯片
关于低频功率放大器的介绍
怎么样判断一款连接器的质量是否合格
麒麟970处理器有多强？华为想要引领优势全靠它
善睐物联：路由器要不要关？需要怎么摆放？
华为Mate50“没电也能打电话” 1%电量下可待机3小时
如何通过分流器来对直流电源电流进行测试
汽车系统ASIC、ASSP和EMC设计
js中变量作用域问题
A17 Bionic和M3芯片良品率仅为55%，晶圆价格或有变化
光敏电阻器的型号命名方法
我国IPv6应用已进入高速发展期IPv6地址数量已居世界第二
小米的五次调整，雷军的三个焦虑
i 什么是远红外滤波器？
fir（有限脉冲响应）滤波器是一种有限长度单位脉冲响应滤波器，也称为非递归滤波器，是数字信号处理系统中最基本的元件。它可以保证任意幅频特性，同时具有严格的线性相频特性，其单位采样响应是有限的，因此滤波器是一个稳定的系统。因此，fir滤波器广泛应用于通信、图像处理、模式识别等领域。
二、工作原理
在进入fir滤波器之前，必须先通过a/d器件将信号转换为8位数字信号。通常，可以使用更高速的逐次逼近型a/d转换器（sar adc）。
无论采用乘法累加法还是分布式算法来设计fir滤波器，滤波器输出的数据都是一系列序列。为了使它直观地反映，它需要进行数模转换。因此，由fpga组成的fir滤波器的输出必须连接到d/a模块。
fpga具有规则的内部逻辑阵列和丰富的布线资源，特别适用于数字信号处理。与以串行操作为主的通用dsp芯片相比，它具有更好的并行性和可扩展性。使用fpga进行乘法和累加的快速算法可以帮助我们设计高速fir数字滤波器。
三、远红外滤波器实现
fir 滤波器的硬件实现方式有以下几种：
1. 集成电路
它是采用单片机通用数字滤波器集成电路。该电路使用简单，但由于字长和顺序规格少，不容易完全满足实际需要。虽然可以使用多芯片扩展来满足要求，但它会增加体积和功耗，因此在实际应用中受到限制。
2. 数字信号处理器芯片
dsp芯片具有可调用的专用数字信号处理功能，也可以根据芯片指令集的结构，有自己的代码来实现fir功能。
由于fir设计的系数计算和量化复杂，一般采用matlab软件作为辅助设计。然后我们可以计算fir的系数并设计和实现代码。
实现fir滤波器相对简单，但因为程序是按顺序执行的，速度有限。而且，即使是同一家公司不同系统的dsp芯片，编程指令也不同，因此开发周期较长。
3. 可编程 fpga/cpld
还有一个可编程逻辑器件fpga/cpld。fpga 具有常规的内部逻辑块阵列和丰富的布线资源。它特别适用于实现具有细晶和高平行结构的fir滤波器。与以串行操作为主的通用dsp芯片相比，具有更好的并行性和可扩展性
四、远红外线 类型
有限脉冲响应（fir）滤波器具有以下特性：
系统功能：
●z平面上分布有n-1个零点，其中z=0为n-1阶极点。
●在有限数量的n个值下，系统的单位脉冲响应h（n）不为零
●系统函数h（z）收敛于|z|》0，所有极点在z=0（因果系统）
●从输出到输入无反馈，一般为非递归结构
1. 横向类型
差分方程：
图1.远红外滤波器横向结构
图2.横向转置结构
2. 级联类型
将 h（z） 分解为实系数二阶因子的乘积形式：
图3.fir滤波器级联结构（n为奇数）
当 n 是偶数时，其中
之一（n-1 个零）
级联式特点：
●每个基本部分控制一对零点，方便控制滤波器的传输零点。
●需要更多的乘法运算。
3. 频率采样类型
n 频率样本 h（k） 的插值公式恢复 h（z）：
k=0.1.。.n-1
frequency response：
figure 4. comb filter structure and frequency response amplitude
subsystem：
there is a pole on the unit circle：
which offset with the kth zero， making the frequency response at this frequency
equal to h（k）。
图5. fir滤波器频率采样类型结构
优点和d是f频率 s放大s结构的优点
●调节h（k）可有效调节频响特性。
●如果h（n）的长度相同，则除各分支的增益h（k）外，网络结构完全相同，便于标准化和模块化。
●有限字长效应可能导致极点和零点不能完全偏移，导致系统不稳定。
●滤波系数多为复数，增加了复数乘法和存储量。
五 iir和fir之间的区别
1.两个滤波器都是数字滤波器。根据脉冲响应的差异，数字滤波器分为有限脉冲响应（fir）滤波器和无限脉冲响应（iir）滤波器。
对于fir滤波器，脉冲响应在有限时间内衰减到零，其输出仅取决于当前和过去的输入信号值。对于iir滤波器，脉冲响应理论上应该无限期地持续，其输出不仅取决于当前和过去的输入信号值，还取决于过去的信号输出值。
2. 远红外的脉冲响应有限。与iir滤波器相比，fir滤波器具有线性相位，易于设计。另一方面，为了设计具有相同参数的滤波器，fir需要比iir更多的参数，因此增加了dsp计算量。dsp需要更多的计算时间，这对dsp的实时性能有影响。
3.在性能方面，iir滤波器的传递函数包括两组可调系数：零点和极点，对极点的唯一限制是在单位圆圈内。因此，可以使用较低的阶数来获得高选择性，这需要少量的存储单元和计算，并且具有很高的效率。但这种高效率是以相位非线性为代价的。选择性越好，相位非线性越严重。
fir滤波器传递函数的极点固定在原点，不能移动。它只能通过改变零位置来改变其性能。因此，为了实现高选择性，必须使用更高的阶数。对于相同的滤波器设计指标，fir滤波器的要求阶数可能比iir滤波器高5-10倍。结果成本较高，延迟也比较大。如果需要线性相位，iir滤波器必须增加一个全通网络进行相位校正，这也大大增加了滤波器的阶数和复杂性。fir滤波器可以获得严格的线性相位。
图6.fir 和 iir 滤波器框图
4.从结构上看，iir滤波器必须采用递归结构来配置极点，并确保极点在单位圆内。由于字长有限的影响，系数在计算过程中会四舍五入，导致极移。这种情况有时会导致稳定性问题，甚至寄生振荡。
相反，只要fir滤波器采用非递归结构，在理论上或实际的有限精度计算中都不存在稳定性问题，因此频率特性误差也很小。此外，fir滤波器可以使用快速傅里叶变换算法，在相同的阶数下计算速度可以快得多。
此外，还应注意的是，iir滤波器虽然设计简单，但主要用于设计具有分段恒定特性的滤波器，如低通、高通、带通和带阻，这些特性往往离不开模拟滤波器模式。fir滤波器更加灵活，特别容易适应一些特殊应用，如形成数字微分器或希尔伯特转换器等，因此具有更大的适应性和广泛的应用领域。
从上面的简单对比可以看出，iir和fir滤波器各有长处，因此在实际应用中应从各种考虑中挑选它们。
iir更适合于对相位要求不敏感的场合，例如语言交流，这样可以充分发挥其高性价比的特点。而对于图像信号处理，在数据传输和其他以波形形式传输信息的系统中，对线性相位的要求更高。如果可能，最好使用 fir 滤波器。当然，在实际应用中可能还需要考虑更多的因素。
无论iir和fir，阶数越高，信号延迟越大。同时，在iir滤波器中，阶数越高，对系数的精度要求越高，否则容易造成有限字长误差将极点移出单位圆。因此，我们应该综合考虑顺序的选择。
vi 远红外滤波器应用
随着个人音频的发展，以前iir滤波器处理音频造成的音质恶化越来越被市场所拒绝。虽然原来的iir简单方便，计算量小，但其精度还不够。因此，在专业音频中，许多人使用fir 4096的音频算法，例如拉脱维亚的coneq等。
外冷花红外过滤器
为了弥补低分辨率下fir的低频处理不佳，一些音频算法使用相反的wfir滤波器。与fir相反，wfir可以更好地处理低频，但可以”t 在高频下工作。并且每个工作点的计算量达到fir的6倍。
图7.音频远红外滤波
远红外线音频滤波器的优点
fir的优点是精度可以无限增加（在有足够的计算能力的前提下），iir滤波器不存在相位精度问题，是一种比较高端的解决方案。
远红外音频滤波器的缺点
1.由于采用高精度，计算资源的使用，内存和功耗较高;
2、远红外主要解决其他领域的高频问题。在音频应用中，经常会出现低于1khz的信号，至少fir 512可以产生低于1k的效果。
3. 过度计算。由于fir每个处理单元的宽度无法调整，因此当我们解决低频问题时，高频将被过度计算。
新解决方案
fir和iir的混合使用，以及新开发的音频vir滤波器。
美国收紧对华人工智能芯片销售规定，将对英伟达造成打击
索尼KV-S29MHl型维修几例
【蓝桥杯嵌入式主板G4】第四章 stm32g4xx_hal.c的常见函数(一)
数据存储技术将成为新基建基石技术
小米6发布时间被曝延后一个月，满怀期待可能再无惊喜！
远红外滤波器的工作原理/优点/应用
华硕笔记本u盘启动设置
艾讯科技推嵌入式单板电脑CAPA55R NVIDIA推Grace CPU超级芯片
关于低频功率放大器的介绍
怎么样判断一款连接器的质量是否合格
麒麟970处理器有多强？华为想要引领优势全靠它
善睐物联：路由器要不要关？需要怎么摆放？
华为Mate50“没电也能打电话” 1%电量下可待机3小时
如何通过分流器来对直流电源电流进行测试
汽车系统ASIC、ASSP和EMC设计
js中变量作用域问题
A17 Bionic和M3芯片良品率仅为55%，晶圆价格或有变化
光敏电阻器的型号命名方法
我国IPv6应用已进入高速发展期IPv6地址数量已居世界第二
小米的五次调整，雷军的三个焦虑