我有一个离线信号要进行高通滤波。我应该使用巴特沃斯滤波器,还是可以使用整个信号已知的事实并使用理想(步进)滤波器?
我认为,使用高阶巴特沃斯滤波器与使用理想滤波器实际上是一样的,如果没有实现和处理成本,更高的阶意味着更好的滤波器。但是,脉冲响应的急剧变化会导致问题吗?
该信号是一个几乎是周期性的生物电信号,我有大约 100 个周期。
我有一个离线信号要进行高通滤波。我应该使用巴特沃斯滤波器,还是可以使用整个信号已知的事实并使用理想(步进)滤波器?
我认为,使用高阶巴特沃斯滤波器与使用理想滤波器实际上是一样的,如果没有实现和处理成本,更高的阶意味着更好的滤波器。但是,脉冲响应的急剧变化会导致问题吗?
该信号是一个几乎是周期性的生物电信号,我有大约 100 个周期。
对于大多数实际应用,接近理想“砖墙”滤波器行为的滤波器响应是多余的。我知道当你有足够的时间(即离线应用程序)时,尝试设计一个非常清晰的过滤器是很诱人的,但如果你真的看看你的问题的特征,你很可能会侥幸逃脱合理得多。
另一个不使用砖墙滤波器的好理由:它的脉冲响应长度是无限的,并且它具有函数的形式。当您将这样的滤波器应用于您的信号时,您可能会注意到滤波器输出处的信号中出现长时间的振铃。这是因为滤波器脉冲响应中的函数是无限长的,并且不会很快衰减。由此产生的效果很可能是不可取的。一般来说,具有长频率响应的滤波器不太适合分析短信号,因为滤波器的输出受滤波器的瞬态行为支配。
上述效果不仅限于理想的滤波器响应;如果您设计一个具有非常尖锐截止的滤波器,您仍然可能会得到您不想要的时域伪影。这在直觉上是有道理的,因为您可以将“不太理想”滤波器的频率响应视为理想滤波器的响应与窄主瓣卷积,该主瓣会稍微涂抹响应。频域卷积相当于时域的加窗;如果你看一下你设计的一个非常尖锐的滤波器的脉冲响应,它可能看起来很像一个本身更快的速度逐渐减少脉冲响应。
我给出了与大多数过滤器设计问题相同的建议:您应该真正尝试尽可能定量地解决问题。在看似不错的方法上使用直觉通常会引导你走上错误的道路。相反,请考虑以下问题:
我感兴趣的信号在频谱中的什么位置?
频谱中有哪些不需要的信号?他们在哪?
相对于感兴趣的信号,不需要的信号有多大?为了完成我的终极目标,必须压制多少?
我可以对我感兴趣的信号(幅度和相位)容忍多少失真?
我有什么计算限制?
前四个问题将为您提供过滤器性能规格,您可以将其与任意数量的设计方法一起使用,以达到实现目标的过滤器。最后一个问题也很重要,可用于在不同的滤波器拓扑(即 FIR 与 IIR)之间进行选择,以找到可用于您的应用的一种。
您是否尝试过实施步进过滤器?
这种理想的滤波器,即使在数字域中,也会损坏。考虑到频域中的“理想”阶跃响应需要一个无限大小的阵列才能在时域中充分表示它。
因此,执行到频域的信号变换,执行“完美”滤波器,然后返回时域会给你一些错误的结果。
查看 DSP 指南中关于Windowed Sync Filter的章节,您将对这种现象有一个很好的理解