复杂信号的 FIR 滤波器设计

信息处理 过滤器设计 有限脉冲响应 复杂的
2021-12-24 01:27:20

我有一个由阻抗分析仪生成的复信号。

  • 为此设计低通 FIR 滤波器的最佳方法是什么?
  • 实数过滤器是分别应用于实数和虚数流的最佳选择,还是我需要专门的算法来设计复杂的过滤器?
3个回答

实际上,您有两个信号,这取决于您想要实现的目标,但通常您只需使用相同的(实值)低通滤波器过滤两个信号(实部和虚部)。因此,您要么需要两个(相同的)低通滤波器,要么使用相同的滤波器顺序过滤两个信号。

在一般情况下,脉冲响应h(t)=h_R(t)+jh_I(t)对复信号x(t)=x_R(t)+jx_I(t)进行滤波需要四个实值滤波操作(就像复数乘法需要四个实值乘法一样):x(t)=xR(t)+jxI(t)h(t)=hR(t)+jhI(t)

(1)y(t)=(xh)(t)=(xRhR)(t)(xIhI)(t)+j{(xRhI)(t)+(xIhR)(t)}

在您的情况下, hI(t)为零,因此您只剩下两个过滤操作。


关于复卷积的最后一点评论:实际上,一个人只需 3 个实值卷积就可以逃脱(就像如果你很聪明,复数乘法真的只需要 3 个乘法一样):

(2)y1(t)=(xRhR)(t)y2(t)=(xIhI)(t)y3(t)=((xR+xI)(hR+hI))(t)y(t)=y1(t)y2(t)+j{y3(t)y1(t)y2(t)}

在评论中解释 Matt L. 的答案:

Matt:“如果您想设计一个复杂的滤波器,即具有复值脉冲响应的滤波器,那么[设计] 会有所不同。但这只有在出于某种原因需要非对称频率响应时才有必要。”

马特:“[否则]您像往常一样设计(实值)滤波器,然后将其应用于输入信号的实部和虚部。”

我:由于我不想过滤负频率与正频率不同,我将创建适当的实数滤波器,然后将其应用于单独的实数和虚数数据流。我不需要担心 eqn 中的交叉项。1 因为 Hi = 0 根据定义。

“复杂”一词属于数学领域。这是假设的。复杂的“数据”被视为信息。因此,当我们在现实世界中传输这些数学(假设)数据时,我们需要一个系统以某种方式传递这些数学数据。因此,如果阻抗分析仪正在生成一个“复杂”信号,那么这个信号可能是一个实值信号,除了它可能涉及两个正弦信号的总和,每个正弦信号具有相同的频率和这些正弦信号之间的相位差为 90 度. 这样,实际信号是实值的。

如果在接收端应用适当的数学和硬件处理技巧,则可以从求和的正弦(复合)波形中抓取(恢复)“真实”和“虚构”分量。

根据您想要执行的处理类型(即仅处理复合波形的样本,不再需要实部/虚部,或单独处理实部和虚部)将确定 1 个滤波器是否足够,或者是否需要2个过滤器。