DSP测量系统动态特性数字补偿滤波器的设计与实现(2)
1.2 数字补偿滤波器
1.2.1 补偿滤波器的意义
在动态测量系统设计中，一般的动态特性追求目标是极力拓展其工作频带范围（提高上限，减小下限），以便使测量系统可以适应更多的任务。若是为某项具体的测量任务（被测信号的有效频带大致可估）设计的专用的动态测量系统，则应努力使测量系统的工作频带刚好覆盖被测信号的有效频带，而在被测信号有效频带之外要努力使测量系统的增益减小（理想情况为零），以使在不可避免随机干扰噪声的实测工程应用环境下，获得信噪比比较高的被测信号结果。
然而，由于有限可用的转换机理、苛刻的测量环境等因素的限制，要使测量系统中与被测对象直接关联的传感器环节达到任意要求的工作频带往往非常困难。与传感器适配的常规信号调理单元，由于要满足传感器正常工作的一系列要求，通常难以同时承担改善测量系统动态特性的重任。
因此，在成熟的动态测量系统中，除了保证信号形式转换和可读的基本环节外，通常会专门安排调整系统动态特性的环节--动态补偿滤波器。通常所说的滤波器，功能主要是针对测得信号中不同频率的部分进行滤波处理，滤除噪声或无用信号，得到有用有用信号。而本文所研究的动态补偿滤波器主要是针对已知的固有测量系统进行专门的动态特性补偿的一种滤波器[19]。
1.2.2 数字滤波器的优越性
滤波，本质上是从被噪声畸变和污染了的信号中提取所携带的信息的过程。如果滤波处理是针对模拟信号进行的，即是以模拟信号通过用模拟器件构造的网络，或者对模拟信号进行模拟量的计算，也可称之为模拟滤波；如果滤波处理的主要过程是针对数字信号进行的，即是让数字信号通过由数字元器件或数字信号处理器（Digital Signal Processor，不妨缩写为DSPor）构造的网络，或者对数字序列直接在计算机中进行运算的，可以称之为数字滤波[11]。
数字滤波是提取有用信息非常重要、非常灵活的方法，是现代信号处理的重要内容。因而在数字通信、语音图像处理、谱分析、模式识别、自动控制等领域得到了广泛的应用。相对于模拟滤波器，数字滤波器没有漂移，能够处理低频信号，频率响应特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以达到很高，容易集成等，这些优势决定了数字滤波器的应用将会越来越广泛。同时DSP处理器的出现和FPGA的迅速发展也促进了数字滤波器的发展，并为数字滤波器的硬件实现提供了更多的选择。
当前我们正处于数字化时代，数字信号处理技术受到了人们的广泛关注，其理论及算法随着计算机技术及微电子技术的发展得到了飞速的发展，在许多领域得到了广泛的应用。如语音、图像、雷达、通信等等。数字滤波器是数字信号处理中最重要的组成部分之一，几乎出现在所有的数字信号处理系统中，随着集成电路和DSP处理器的发展，数字滤波器的应用必将越来越广泛。相对于模拟滤波器，数字滤波器具有以下显著优点:
(l)精度高:模拟电路中元件精度很难达到 以上，而数字系统17位字长就可以达到 ，精度。因此在一些精度要求很高的滤波系统中，就必须采用数字滤波器来实现。
(2)灵活性大:数字滤波器的性能主要取决于乘法器的各系数，而这些系数是存放在系数存储器中的，只要改变存储器中存放的系数，就可以得到不同的系统，这些都比改变模拟滤波器系统的特性要容易和方便的多，因而具有很大的灵活性。
(3)可靠性高:因为数字系统只有两个电平信号:“1”和“0”，受噪声及环境条件的影响小，而模拟滤波器各个参数都有一定的温度系数，易受温度、振动、电磁感应等影响。并且数字滤波器多采用大规模集成电路，如用CPLD或FPGA来实现，也可以用专用的DSP处理器来实现，这些大规模集成电路的故障率远比众多分立元件构成的模拟系统的故障率低。