Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP / Machine Learning Wozu ein FIR mit nur einem 1er Koeffizienten (alle anderen 0) vor ADC?


von Hmm (Gast)


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Hi,

mir wurde im Vorübergehen erzählt, das jemand vor einem ADC einen 
FIR-Filter einsetzen will,
dessen Koeffizienten bis auf den ersten alle Null sind; der erste 
hingegen ist 1.
Gemessen wird eine von Rauschen überlagerte und von einer Regelstrecke 
beeinflusste Grösse die wiederrum zur Regelung benutzt werden soll. Ein 
Spannungsregler.

Nach meinen (wohl nicht genügenden) Kenntnissen wird damit der 
Eingangsimpuls einfach 1 zu 1 durchgeleitet, wenn auch um einen Takt 
verzögert.

Ist das sinnvoll? Welche Funktion hat der Filter? (Anti-Alias?, Tiefpass 
mit Grenzfrequenz gleich halber Abtastfrequenz?)

Mit einem Simulator 
http://www.fourier-series.com/fourierseries2/flash_programs/LowPassFIR/index.html 
sehe ich, dass, wenn ich die Grenzfrequenz immer höher setze die 
Koeffizienten mit Indizes grösser 1, sich immer mehr der Null nähern. 
Insofern scheint das Gehörte plausibel.

Aber stimmt das wirklich?
Für eine ausführliche Antwort für Dummies wäre ich Euch sehr dankbar.

von koko (Gast)


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...vor nem ADC mit FIR filtern geht nicht weil man für einen FIR-Filter 
ein digitales Signal braucht.
Viele Grüße

von Hmm (Gast)


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Uups.
Natürlich: Nach_ dem ADC !

von Leif (Gast)


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Ein FIR-Filter mit dem ersten Koeffizienten = 1
ist im zeitdiskreten eine Verzögerung um einen Taktschritt.
y[n] = 1 * x[n-1]

Im zeitkontinuierlichen entspricht das einer Zeitverschiebung.
y(t) = x(t-n*Ta)

Mit der Fouriertransformation im Frequenzbereich dann eine 
frequenzabhängige Phasendrehung.
Y(f) = X(f) * e^(-j*2*pi*f*n*Ta)

Wahrscheinlich will der Kollege genau das damit bezwecken :)

Gruß Leif

von Thomas (Gast)


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Ein solches Filter, wie du es oben beschreibst, tut nichts außer den 
Eingang direkt auf den Ausgang weiterzuleiten, man kann es also auch 
weglassen. Es braucht auch von sich aus keine Verzögerung zu haben, denn 
man braucht ja nur den aktuellen Eingangswert für den aktuellen 
Ausgangswert. Hast du dich vielleicht verhört und es war der letzte 
Koeffizient gemeint? Dann wäre es eine Verzögerung.

Gruß, Thomas

von Hmm (Gast)


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Vielen Dank Euch, für alle Antworten auf meine Frage.

@ Thomas
Ich bin, wie ich schon in meinem ersten Posting schrieb, mit Dir einer 
Meinung, das lediglich eine Verzögerung stattfindet. Ich bin weiter, 
absolut sicher, das von dem ersten Koeffizienten die Rede war.

@ Leif
Dir etwa die selbe Antwort wie Thomas. Verzögerung ist mir klar.

Die frequenzabhängige Phasenverschiebung aber, kann ich zumindest mit 
der Simulation 
http://www.digitalfilter.com/products/fircalwav/fircalwav.html nicht 
nachvollziehen. Danach ist die Phasenverschiebung konstant 0.

von Thomas (Gast)


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Hmm schrieb:
> Vielen Dank Euch, für alle Antworten auf meine Frage.
>
> @ Thomas
> Ich bin, wie ich schon in meinem ersten Posting schrieb, mit Dir einer
> Meinung, das lediglich eine Verzögerung stattfindet. Ich bin weiter,
> absolut sicher, das von dem ersten Koeffizienten die Rede war.
>
Ok, merkwürdig. Habe mich aber vielleicht etwas missverständlich 
ausgedrückt: Ich bin gar nicht der Meinung, dass eine Verzögerung 
stattfindet. Es ist einfach Ausgangssignal = Eingangssignal. Das würde 
auch die konstante Phase = 0 erklären.

Gruß, Thomas

von Leif (Gast)


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Ja, da habe ich wohl zu gierig gelesen und gehofft das es der erste 
Verzögerungkoeffizient ist :)

Aber der Erste (ich nenne ihn sonst immer a/b0 ;-) ist natürlich der 
genau das beschreibt was du sagst. y[n] = a0*x[n] + a1*x[n-1] ... also 
y[n] = x[n]

Frag den Kollegen doch einfach :) bestimmt hat er nur die Filterstruktur 
implementiert und dann damit erstmal deaktiviert ;)

Gruß Leif

von Hmm (Gast)


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@ Thomas

Das mit der Verzögerung war falsch gedacht. Du hast schon recht. Dem 
Prinzip des FIR nach, redet man hier von Verzögerungen nur in Bezug auf 
den Filtertakt der die Speicher/Verzögerungsglieder auslöst. Das liegt 
bei nur einem Koeffizienten, der ja kein Verzögerungsglied erfordert, 
nicht vor.

@ Leif

Insofern verstehe ich das Missverständnis wenn Du den "ersten" als den 
nach dem ersten Verzögerungsglied ansiehst und den davor als den 
Nullten.

Hm. Denjenigen kann ich nicht fragen.
Aber es scheint mir es muss auf irgendeiner Seite ein Missverständnis 
vorliegen, denn niemand kann irgendeine sinnvolle Verwendung nennen.

Auffällig und bemerkenswert finde ich dennoch diesen Grenzfall, bei dem, 
mit gegen die halbe Abtastfrequenz wachsender Grenzfrequenz, die 
restlichen Koeffizienten sich immer mehr der Null nähern.

Also, ich glaube das war es dann. Vielen Dank nochmal.

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