[發明專利]一種FIR濾波器的實現方法

在審

• 申請號: 202010009709.3
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111181527A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 李學亮;孫夢娜
• 申請（專利權）人: 北京中科飛鴻科技股份有限公司
• 主分類號: H03H17/02
• 分類號: H03H17/02
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

本發明公開了一種FIR濾波器的實現方法，包括：根據預期頻率響應的通帶、阻帶和過渡帶特點對預期頻率響應進行非均勻采樣，將所述預期頻率響應離散化為多段頻率響應之和；對所述多段頻率響應中的每段頻率響應利用理想矩形進行特性近似處理，獲得近似處理后的預期頻率響應；對所述近似處理后的預期頻率響應進行求傅立葉逆變換，并根據評估確定的濾波器階數對經過傅立葉逆變換后的預期頻率響應在時域上進行離散化處理，獲得時域沖擊響應。本發明可以令濾波器階數與頻率抽樣點數無關，并可實現頻域非均勻抽樣及頻域隨機抽樣；同時還可以精確設置截止頻率。

技術領域

本發明涉及信號濾波處理技術領域，尤其涉及一種FIR濾波器的實現方法。

背景技術

FIR(Finite Impulse Response，有限沖激響應)濾波器由于具有良好的線性相位特性和收斂特性，在語音、視頻、圖像等處理領域有著廣泛的應用。頻率抽樣法是設計FIR濾波器的一種最直接有效的手段，其能夠根據所需要的頻率特性直接生成濾波器參數。

在目前的頻率抽樣FIR濾波器設計方法中，大部分都是基于IDFT(InverseDiscrete Fourier Transform離散傅里葉逆變換)實現，在該實現方案中需要在給定的頻率響應范圍內進行等間距抽樣，并以此計算濾波器的頻率響應。這樣，對于一個M階FIR濾波器，需要等間隔選取M+1個抽樣點，在抽樣獲得頻率響應值后，再結合FIR的線性相位特性設計相位約束條件，最后再應用IDFT獲得濾波器系數。

因此，上述頻率抽樣FIR濾波器的實現方式中的頻率抽樣技術存在以下缺點：

(1)濾波器階數與頻率抽樣點數一致

現有頻率抽樣法設計FIR濾波器，對于一個M階FIR濾波器，需要選取M+1個抽樣點。當濾波器的階數越高時，抽樣點數越多，運算量越大。

(2)只能在頻域等間隔抽樣

現有頻率抽樣法設計FIR濾波器，需要在頻率范圍內等間隔進行抽樣。

(3)不能精確設計截止頻率

現有頻率抽樣法在頻域等間隔進行抽樣，當某些截止頻率恰好不在抽樣頻點時，會造成所設計的濾波器截止頻率出現偏移。為了解決上述問題，需要采用更密集的等間隔抽樣，使截止頻率點恰好位于抽樣位置，這種密集抽樣會增大濾波器階數，并導致運算量大幅增加。

發明內容

本發明的目的是提供一種FIR濾波器的實現方法，從而提供了基于頻域直接采樣的FIR濾波器的實現方案，使得FIR濾波器的實現更為簡單方便。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種FIR濾波器的實現方法，包括：

根據預期頻率響應的通帶、阻帶和過渡帶特點對預期頻率響應進行非均勻采樣，將所述預期頻率響應離散化為多段頻率響應之和；

對所述多段頻率響應中的每段頻率響應利用理想矩形進行特性近似處理，獲得近似處理后的預期頻率響應；

對所述近似處理后的預期頻率響應進行求傅立葉逆變換，并根據評估確定的濾波器階數對經過傅立葉逆變換后的預期頻率響應在時域上進行離散化處理，獲得時域沖擊響應。

所述的非均勻采用包括：

根據預期頻率響應的通帶、阻帶和過渡帶特點將整個頻率響應分解為多個矩形通帶特性，對于帶內特性變化小的頻段分解的矩形通帶特性的數量要少于帶內特性變化大的頻率分解的矩形通帶特性的數量。

在對所述近似處理后的預期頻率響應進行求傅立葉逆變換之前，該方法還包括：根據線性相位特性對所述近似處理后的預期頻率響應進行調整。

所述預期頻率響應離散化為多段頻率響應之和的結果為：