濾波器部分小結

1、_濾波器一、淺談對濾波器的認識1、-濾波器（ 1） 應用：距離預測（ 2） 原理：實際濾波值由測試值與預測值得到。Rn'-濾波器Rn 1Rn 1×圖 1. -濾波器原理框圖第 n 時刻的實際值通過-濾波器得到第 n+1 時刻的預測值，反饋回系統(tǒng)與實際值加權累加，對-濾波器的、系數(shù)進行修正，抑制掉不穩(wěn)定的因素，最終輸出穩(wěn)定的濾波值，從而進行更精確的距離預測。2、匹配濾波器（ 1） 濾波器設計原理：A、使濾波器輸出的信號波形與發(fā)送信號波形之間的均方誤差最小維納濾波器。B、使濾波器輸出的信噪比在某一特定時刻達到最大匹配濾波器。（ 2） 匹配濾波器在接收機中的應用匹配濾波器在雷達系統(tǒng)

2、中用于雷達接收機數(shù)字信號處理，實現(xiàn)脈沖壓縮。雷達系統(tǒng)中接收機對接收到的回波信號進行 A/D 采樣，然后進行分析。由于抽樣判決器輸出數(shù)據(jù)正確與否與輸出信號波形的失真程度無關，而只取決于抽樣時刻信號的瞬時功率與噪聲平均功率值比，即信噪比； 信噪比越大，則-可編輯修改 -_錯誤判決的概率就越小。 此外對于雷達系統(tǒng)， 接收機端信噪比越大， 意味著整個系統(tǒng)的噪聲系數(shù)越小，雷達威力越大。SH'00圖 2. 匹配濾波器的頻率響應函數(shù)s(t)h(t )Ott0Ott 0圖 3. 匹配濾波器的脈沖響應匹配濾波器在時刻輸出端輸出的最大信噪比為是出入噪聲譜密度， E 是輸入信號能量。3、模擬濾波器（ 1）有

3、源濾波器a.原理：有源濾波器通過向電網(wǎng)中注入與原有諧波電流幅值相等、相位相同、方向相反的電流，使流入電源的總諧波為零。有源濾波器一般是并聯(lián)安裝，效率較高，可動態(tài)濾出諧波的同時又能抑制閃變并補償無功功率。b.常見的有源濾波器：-可編輯修改 -_晶體濾波器石英晶體濾波器是最常見的晶體濾波器，是典型的窄帶通濾波器，因為其通帶波形具有嚴格的上升沿和下降沿。運算放大濾波器通過集成電路實現(xiàn)多階濾波。（ 2）無源濾波器a. 原理 :無源濾波器根據(jù)電容電感固有的阻抗特性，對某一特定的諧波呈低阻抗，為負載諧波電流提供較低的阻抗通道，與電網(wǎng)阻抗形成分流關系，使大部分諧波電流流入濾波器而不流入電網(wǎng)。 無緣濾波器一般

4、是串聯(lián)安裝， 濾波效果略差，利用 LC 諧振原理濾波只能濾除某一次或多次特定頻率諧波。b.按照通頻帶分類： 無源低通濾波器（ LPF ）：R+Ui-C U-o圖 4. 一階 RC 低通濾波器電路圖傳遞函數(shù)：截止頻率：幅頻特性：（）幅頻特性曲線：-可編輯修改 -_A10.7070圖 5. 低通濾波器幅頻特性曲線 無源高通濾波器C+UiRU o-圖 4. 一階 RC 高通濾波器電路圖傳遞函數(shù)：截止頻率：幅頻特性：（）幅頻特性曲線：A10.7070-可編輯修改 -_圖 6. 高通濾波器幅頻特性曲線 帶通濾波器A10.707102圖 7. 帶通濾波器幅頻特性曲線中心頻率：帶寬： B= 帶阻濾波器A10

5、.707102圖 8. 帶通濾波器幅頻特性曲線中心頻率：帶寬： B=二、濾波器的參數(shù)-可編輯修改 -_（ 1） 帶寬（ 2） 截止頻率（ 3） 帶內插損：由于濾波器組件（電感、電容、導體和介質的不理想） 的電阻性損耗，濾波器的輸入輸出端存在的反射損耗，即使在通帶內， 濾波器本身也會帶來插入損耗（） ,這個值越小對系統(tǒng)影響越小。（ 4） 帶外抑制比：用通帶外的帶外滾降系數(shù)來描述， 即濾波器通帶外每頻率下降的分貝數(shù)，值越大表示阻帶內阻斷信號的能力越強。（ 5） 帶內紋波：帶內紋波即通帶平坦度， 表明通帶插入損耗在帶內的波動范圍。帶內紋波越低越好， 否則會增加濾波器對不同頻率信號的功率起伏。具體現(xiàn)實

6、時窗函數(shù)的旁瓣相對值要盡可能小，數(shù)量盡可能少，以獲得通帶波紋小，阻帶衰減大，在帶內和帶外均平穩(wěn)的特性， 從而使濾波器的實際頻率響應更好地接近理想頻率響應。（ 6） 過渡帶：為了優(yōu)化濾波器的性能， 要求窗函數(shù)的主瓣寬度盡可能窄以獲得較窄的過渡帶，過渡帶的寬度和窗形狀有關，且隨窗寬的增加而減小。（ 7） 群時延：群時延指系統(tǒng)在某頻率處相位相對于頻率的變化率；群時延是線性失真，可以表征線性時不變系統(tǒng)對信號造成的時延失真。可逐點測量也可掃頻測量。-可編輯修改 -_對于兩種數(shù)字濾波器FIR 和 IIR ，二者在相位上有明顯差別：a. IIR 是無限長脈沖響應濾波器， 結構中有反饋， 所以理論上脈沖響應永

7、遠不為零；但是是非線性相位，用于對相位不太敏感的場合（如語音）。b. FIR 是有限長脈沖響應濾波器，無反饋，是線性相位，要實現(xiàn)更高的指標所需階數(shù)要多于 IIR（比如通過級聯(lián)來獲得寬頻帶及高帶外抑制的特性）三、如何實現(xiàn)各參數(shù)的測試1. 測量儀器（ 1） 示波器：檢測信號的瞬時值變化曲線：電壓、電流、頻率、相位差、調幅等。示波器測量的是時域波形， 可以測周期信號也可以測非周期信號。（ 2） 頻譜儀：測量信號的功率、頻率、失真產(chǎn)物等；用于射頻和微波信號的頻域分析，只能測量周期信號。（ 3） 矢網(wǎng)：測量無源和有源網(wǎng)絡的S 參量，用于處理來自網(wǎng)絡的投射波和反射波的幅值和相位，是射頻和微波領域的萬用表。2、實測范例要求中心頻率為 200MHZ, 帶寬為 100MHZ.-可編輯修改 -_A10.707102300 400500150 200 250/ MHz如上圖所示，給一激勵通過頻譜儀觀察信號的頻譜曲線，帶寬、中心頻率都可得到，需要注意的是為了避免二次諧波的干擾，掃頻范圍至少為0 到 500MHz 。帶內紋波可通過頻譜儀觀察150 到 250MH