Descripción general de los filtros digitales
El método del filtro digital para filtrar la señal consiste en utilizar una computadora digital para procesar la señal digital, y el procesamiento consiste en realizar cálculos de acuerdo con un programa preprogramado. El principio del filtro digital se muestra en la figura y su núcleo es un procesador de señal digital.
Si utiliza una computadora de uso general, puede escribir un programa en cualquier momento para realizar el procesamiento de señales, pero la velocidad de procesamiento es más lenta. Si se utiliza un chip de computadora especial, que es un circuito integrado fabricado según el método de cálculo, se puede procesar conectando señales. La velocidad de procesamiento es muy rápida, pero la función no es fácil de cambiar. Si se utiliza un chip de computadora programable, entonces la máquina puede tener cualquier función cargada en ella. Este chip programable tiene muchas ventajas y es la primera opción para los productos electrónicos modernos. Si está procesando señales analógicas, debe agregar un convertidor de analógico a digital y un convertidor de digital a analógico.
Consulte "Procesamiento de señales digitales" páginas 183-184 de Yang Yiming, publicado por Machinery Industry Press en 2012.
El filtro digital calcula la señal según el programa para lograr el propósito del filtrado. Programando la memoria del filtro digital, se pueden realizar varias funciones de filtrado. Para los filtros digitales, agregar funciones significa agregar programas. No es necesario agregar componentes y no se ven afectados por errores de componentes. El procesamiento de señales de baja frecuencia no requiere aumentar el tamaño del chip. El uso de métodos de filtrado digital puede eliminar el problema de que los filtros analógicos estén limitados por componentes.
El término filtro digital apareció a mediados de los años 60. Debido al desarrollo de la tecnología informática electrónica y los circuitos integrados a gran escala, los filtros digitales se pueden implementar en software informático o en tiempo real utilizando hardware digital integrado a gran escala.
Un filtro digital es un sistema de tiempo discreto (un dispositivo funcional específico que convierte una señal de entrada de tiempo discreto (correspondiente a una frecuencia digital) en una señal de salida de tiempo discreto requerida de acuerdo con un algoritmo predeterminado) . Al aplicar un filtro digital para procesar señales analógicas (correspondientes a frecuencias analógicas), la señal analógica de entrada primero debe limitarse en banda, muestrearse y convertirse de analógico a digital. La frecuencia digital de la señal de entrada del filtro digital (2π*f/fs, f es la frecuencia de la señal analógica, fs es la frecuencia de muestreo, tenga en cuenta que es diferente de la frecuencia analógica), de acuerdo con el teorema de muestreo de Nyquist, el espectro de la señal muestreada no debe generarse. La superposición debe ser menor que la frecuencia de plegado (ws/2=π). Su respuesta de frecuencia tiene características de repetición periódica con un intervalo de 2π, y es un punto simétrico con la frecuencia de plegado, es decir. es, ω=π. Para obtener una señal analógica, la señal digital de salida procesada por el filtro digital debe someterse a conversión y suavizado de digital a analógico. Los filtros digitales tienen las ventajas de alta precisión, alta confiabilidad, cambio programable de características o reutilización y fácil integración. Los filtros digitales se utilizan ampliamente en el procesamiento de señales de voz, procesamiento de señales de imágenes, procesamiento de señales médicas y biológicas y otros campos de aplicación.
Los filtros digitales incluyen paso bajo, paso alto, paso banda, parada de banda y paso todo. Puede ser invariante o variable en el tiempo, causal o acausal, lineal o no lineal. Los más utilizados son los filtros digitales lineales invariantes en el tiempo y los filtros f.i.r.