【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于滤波器，更为具体地讲，涉及一种任意相位fir滤波器的设计方法。
技术介绍
1、数字采集系统广泛应用于各种测试应用中，模拟信号通过数字采集系统时，在模拟信号调理以及采样时不可避免会产生一定的延时，并且这种延时与信号的频率相关，延时反映在数字采集系统的频率响应上，即表现为相频响应。相频响应的线性度越高，则不同频率处延时的差异越小，不同信号通过该数字采集系统后信号的失真也就越小。
2、窄带采集系统由于带宽很窄，其延时控制也较为容易，因此相位的线性度也比较容易实现。然而对于宽带采集系统，由于带宽的急剧增加，不同频率信号的延时一致性变得难以保证，从而导致系统的相位非线性程度增加，宽带信号的测试结果变差。为了使经过宽带数字采集系统的信号失真尽可能小，一般需要采用任意相位滤波器对相位的非线性或者延时的非一致性进行校正。
3、传统的任意相位滤波器一般采用全通滤波器。全通滤波器是一种特殊的无限单位冲击响应(iir)滤波器，在设计上有复倒谱法或者优化算法等，例如一种基于l-m算法的数字全通滤波器设计方法(cn2021106921503)中采用了levenberg-marquardt算法进行iir的全通滤波器设计；而一种基于混合粒子群算法的数字全通滤波器设计方法(cn202010952125.x)则采用了粒子群算法-列文伯格马夸尔特算法的结合设计iir全通滤波器。然而iir在硬件实现过程中一方面需要采用二阶节级联结构，其资源消耗较大；另一方面iir由于是反馈系统，其难以做到对输入数据的实时处理。另一种思路是直接采
4、因此，为了降低任意相位滤波器在硬件实现时的资源需求，增加任意相位滤波器的滤波速度，有必要设计一种新算法，以实现fir结构的任意相位滤波器，以解决iir结构任意相位滤波器的资源消耗以及滤波速度问题，并同时使其具有较小的幅频响应波动。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种任意相位fir滤波器的设计方法，该方法设计出的滤波器为fir结构而非iir结构，从而降低任意相位滤波器的实现复杂度，并提高信号的滤波速度。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术一种任意相位fir滤波器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
3、(1)、任意相位fir滤波器的参数设置；
4、设任意相位fir滤波器的离散频率响应为h(n)，幅频响应为1；任意相位对应的任意群延时响应为τ(n)，其中，n的取值范围为1至n，n为离散频率响应一个周期内的总点数；任意相位fir滤波器的时域系数长度为l，且l满足：1＜l＜n；
5、(2)、计算任意相位fir滤波器的参数；
6、(2.1)、求h(n)的ifft变换，获得对应h(n)的时域系数h(n)；
7、(2.2)、获得abs(h(n))最大值的位置nmax，其中，abs(·)表示求绝对值；
8、(2.3)、根据nmax的值截取长度为l的滤波器系数hc(l)，其中，l的取值范围为1至l，具体为：
9、(2.3.1)、如果且则hc(l)满足：
10、
11、(2.3.2)、如果则hc(l)满足：
12、
13、(2.3.3)、如果则hc(l)满足：
14、
15、(3)、以设计的任意相位fir滤波器的群延时与理想群延时距离最小化为目标，利用优化算法对hc(l)进行优化；
16、(3.1)、对hc(l)求n点fft变换，获得频响hc(n)；再根据hc(n)求得群延时响应τc(n)；
17、(3.2)、选定误差准则函数，用于描述优化结果ho(l)的群延时响应τo(n)与设置的群延时响应τ(n)之间的距离d；
18、(3.3)、以hc(l)作为初始值，通过优化算法迭代优化hc(l)；
19、(3.3.1)、利用优化算法计算第k次迭代优化后的fir滤波器系数
20、(3.3.2)、对求n点fft变换，获得频响再根据求得群延时响应
21、(3.3.3)、计算和τ(n)的距离d；
22、(3.3.4)、若距离d小于设定阈值或循环次数k达到最大迭代次数，则输出最终优化结果，记为ho(l)；否则，将当前循环次数k加1，再返回步骤(3.3.1)。
23、本专利技术的专利技术目的是这样实现的：
24、本专利技术一种任意相位fir滤波器的设计方法，先设置任意相位fir滤波器的参数，包括离散频率响应、时域系数等；然后利用傅里叶反变换和以时域最大值为基准的系数选择方法获得时域fir系数的基础值；再利用优化算法，以群延时差异距离为基准对系数的基础值进行进一步优化，从而获得更加逼近目标频响群延时的任意相位fir滤波器设计最终结果。
25、同时，本专利技术一种任意相位fir滤波器的设计方法还具有以下有益效果：
26、(1)、本专利技术设计的是fir结构的任意相位滤波器，而非iir结构的任意相位滤波器，fir滤波器由于没有iir中的反馈结构，因此运算速度更快，可实现对信号的实时处理。
27、(2)、传统的任意相位滤波器采用iir结构进行实现时，一般需采用二阶节级联结构，其乘法器的资源消耗相较于一般fir滤波器更多，而本专利技术采用的是fir结构，这样可消耗更少的乘法器资源。
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1.一种任意相位FIR滤波器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种任意相位fir滤波器的设计...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘志翔，黄武煌，王厚军，杨扩军，叶芃，田书林，王硕，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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