变频器滤波器的作用是什么，滤波器的作用是什么

很多朋友对变频器滤波器的作用是什么，滤波器的作用是什么不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

在信号处理领域，数字滤波器对信号处理的实时性和快速性要求越来越高。在许多信息处理过程中，例如信号滤波、检测和预测，滤波器被广泛使用。

其中，数字滤波器具有许多突出的优点，如高稳定性、高精度、设计灵活、实现方便等。避免了模拟滤波器无法克服的电压漂移、温度漂移、噪声等问题。因此，随着数字技术的发展，人们越来越重视并广泛使用数字滤波器的功能。有限脉冲响应(FIR)滤波器可以设计任意幅频特性，并保证严格的线性相位特性，广泛应用于语音和数据传输中。

在信号处理中，滤波器的设计是一个非常重要的环节。过滤器的作用是什么？滤波器的功能是从大量信号中去除噪声并提取感兴趣的信号。滤波器分为两类，一类是模拟滤波器，一类是数字滤波器。模拟滤波器由模拟电路组成，数字滤波器由数字处理集成电路模块(DSP)和相应的软件组成。

数字滤波器是可编程的，因此它比模拟滤波器有许多优点。最大的好处是可以通过改变程序或程序变量来设计不同特性的滤波器，数字滤波器可以精确处理低频信号。

正如我们前面提到的，什么是过滤器？滤波就是从大量的信号中去除噪声，提取感兴趣的信号，或者说我们感兴趣的频率信号。如果这要用数学语言来表达，就是把输入信号频率X(f)乘以一个期望的频率特性函数H(f)。我们知道，输入信号与时间相关，并且随时间而变化。

也就是说，信号发生在时域。那么，“期望频率特性函数H(f)乘以输入信号频率X(f)”在时域的数学表达式是什么？根据傅里叶变换定律，时间空间中的“期望频率特性函数H(f)乘以输入信号频率X(f)”是“这个期望频率特性函数H(f)在时间空间中的表达式h(t)与输入信号x(t)卷积”。

卷积到底是什么？用一句经典的话来概括：卷积就是将每个时刻的输入信号分别乘以相应的衰减或放大，然后叠加在一起作为输出信号，其中衰减或放大对应的是系统的单位冲激响应。——加权叠加。物理意义：卷积的重要物理意义是一个函数(如单位响应)在另一个函数(如输入信号)上的加权叠加。

详细的卷积原理可以参考关于Zhihu.com的介绍，里面给出了非常详细的例子。卷积的解释可以参考：http://blog.csdn.net/bitcarmanlee/article/details/54729807卷积的应用。

用模板和图像进行卷积。对于图像上的一个点，模板的原点与该点重合，然后将模板上的点乘以图像上对应的点，再将各点的乘积相加，得到该点的卷积值。对图像上的每个点都这样做。因为大多数模板是对称的，所以模板不会旋转。卷积是求两条曲线重叠面积的积分运算。可以看作是加权求和，可以用来消除噪声，增强特征。

FIR滤波器是非递归滤波器的简称，也叫有限长度单位冲激响应滤波器。常系数FIR滤波器是一种LTI(线性时不变)数字滤波器。有限脉冲响应意味着滤波器中没有反馈。长度为n的FIR输出与输入时间序列x(n)的关系以有限卷积和的形式给出，具体形式如下：

输入信号是时间相关的，并且随时间变化。FIR滤波器的最终输出是每个时刻的输入乘以相应的权重(系数)，然后叠加输出。FIR原理FIR数字滤波器“移动平均”就是一个例子：“移动平均”就是根据我们预先设定的信号个数对输入信号进行平均。例如，如果我们平均每四个信号，4点“移动平均”滤波器如下图所示：

下图显示了由11点和51点移动平均滤波器滤波的信号：移动平均滤波器的频率响应如下图所示：

如上图所示，随着点数的增加，滚降变陡，但对旁瓣影响不大。然而，如果我们考虑对滤波器的每个系数使用不同的权重(权值)，而不是像“移动平均”滤波器那样使用相同的权重(4点移动平均滤波器的1/4)，我们可以预期旁瓣的大小将大大减小。使用具有不同系数权重的滤波器，我们可以通过以下数学公式来表示它们：

这是FIR数字滤波器的一般表达式。让我们以一个低通滤波器(LPF)的设计为例来说明FIR数字滤波器窗函数法的设计要点。假设采样频率为Fs，滤波器的截止频率为Fco，滤波器的长度为Nfir，用图形表示如下图所示：假设Nfir=128，Nco=13注：Fco=Fs*(Nco/Nfir)，h(t)的计算为：那么这个低通滤波器的有限冲激响应如下图所示：

这样我们就设计出了一个FIR低通滤波器。为了检测这个滤波器的性能，我们用信号发生器产生包含从直流到频率为采样频率的一组信号，如下图所示：

我们把这组信号与前面设计的FIR低通滤波器做卷积运算，并将结果（输出）进行快速傅立叶变换（FFT），得到的频率响应如下图所示：

除了以上方法获得加权系数（抽头系数）外，还可以通过MATLAB获取。

总之，FIR滤波器的目的是滤除不需要的成分，留下需要的成分，如何留下就是通过加权叠加的方式实现。

滤波器除了低通外，还有高通，带通及带阻。

审核彭静

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