濾波器部分小結(jié)

1、_濾波器一、淺談對(duì)濾波器的認(rèn)識(shí)1、-濾波器（ 1） 應(yīng)用：距離預(yù)測(cè)（ 2） 原理：實(shí)際濾波值由測(cè)試值與預(yù)測(cè)值得到。Rn'-濾波器Rn 1Rn 1×圖 1. -濾波器原理框圖第 n 時(shí)刻的實(shí)際值通過(guò)-濾波器得到第 n+1 時(shí)刻的預(yù)測(cè)值，反饋回系統(tǒng)與實(shí)際值加權(quán)累加，對(duì)-濾波器的、系數(shù)進(jìn)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(jìn)行更精確的距離預(yù)測(cè)。2、匹配濾波器（ 1） 濾波器設(shè)計(jì)原理：A、使濾波器輸出的信號(hào)波形與發(fā)送信號(hào)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(shí)刻達(dá)到最大匹配濾波器。（ 2） 匹配濾波器在接收機(jī)中的應(yīng)用匹配濾波器在雷達(dá)系統(tǒng)

2、中用于雷達(dá)接收機(jī)數(shù)字信號(hào)處理，實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮。雷達(dá)系統(tǒng)中接收機(jī)對(duì)接收到的回波信號(hào)進(jìn)行 A/D 采樣，然后進(jìn)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(hào)波形的失真程度無(wú)關(guān)，而只取決于抽樣時(shí)刻信號(hào)的瞬時(shí)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(cuò)誤判決的概率就越小。 此外對(duì)于雷達(dá)系統(tǒng)， 接收機(jī)端信噪比越大， 意味著整個(gè)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)越小，雷達(dá)威力越大。SH'00圖 2. 匹配濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)s(t)h(t )Ott0Ott 0圖 3. 匹配濾波器的脈沖響應(yīng)匹配濾波器在時(shí)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(hào)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(guò)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(dòng)態(tài)濾出諧波的同時(shí)又能抑制閃變并補(bǔ)償無(wú)功功率。b.常見(jiàn)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(jiàn)的晶體濾波器，是典型的窄帶通濾波器，因?yàn)槠渫◣Рㄐ尉哂袊?yán)格的上升沿和下降沿。運(yùn)算放大濾波器通過(guò)集成電路實(shí)現(xiàn)多階濾波。（ 2）無(wú)源濾波器a. 原理 :無(wú)源濾波器根據(jù)電容電感固有的阻抗特性，對(duì)某一特定的諧波呈低阻抗，為負(fù)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(guān)系，使大部分諧波電流流入濾波器而不流入電網(wǎng)。 無(wú)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(wú)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(wú)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(nèi)插損：由于濾波器組件（電感、電容、導(dǎo)體和介質(zhì)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(nèi)， 濾波器本身也會(huì)帶來(lái)插入損耗（） ,這個(gè)值越小對(duì)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(lái)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(nèi)阻斷信號(hào)的能力越強(qiáng)。（ 5） 帶內(nèi)紋波：帶內(nèi)紋波即通帶平坦度， 表明通帶插入損耗在帶內(nèi)的波動(dòng)范圍。帶內(nèi)紋波越低越好， 否則會(huì)增加濾波器對(duì)不同頻率信號(hào)的功率起伏。具體現(xiàn)實(shí)

6、時(shí)窗函數(shù)的旁瓣相對(duì)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(nèi)和帶外均平穩(wěn)的特性， 從而使濾波器的實(shí)際頻率響應(yīng)更好地接近理想頻率響應(yīng)。（ 6） 過(guò)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(guò)渡帶，過(guò)渡帶的寬度和窗形狀有關(guān)，且隨窗寬的增加而減小。（ 7） 群時(shí)延：群時(shí)延指系統(tǒng)在某頻率處相位相對(duì)于頻率的變化率；群時(shí)延是線性失真，可以表征線性時(shí)不變系統(tǒng)對(duì)信號(hào)造成的時(shí)延失真?？芍瘘c(diǎn)測(cè)量也可掃頻測(cè)量。-可編輯修改 -_對(duì)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(wú)限長(zhǎng)脈沖響應(yīng)濾波器， 結(jié)構(gòu)中有反饋， 所以理論上脈沖響應(yīng)永

7、遠(yuǎn)不為零；但是是非線性相位，用于對(duì)相位不太敏感的場(chǎng)合（如語(yǔ)音）。b. FIR 是有限長(zhǎng)脈沖響應(yīng)濾波器，無(wú)反饋，是線性相位，要實(shí)現(xiàn)更高的指標(biāo)所需階數(shù)要多于 IIR（比如通過(guò)級(jí)聯(lián)來(lái)獲得寬頻帶及高帶外抑制的特性）三、如何實(shí)現(xiàn)各參數(shù)的測(cè)試1. 測(cè)量?jī)x器（ 1） 示波器：檢測(cè)信號(hào)的瞬時(shí)值變化曲線：電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅等。示波器測(cè)量的是時(shí)域波形， 可以測(cè)周期信號(hào)也可以測(cè)非周期信號(hào)。（ 2） 頻譜儀：測(cè)量信號(hào)的功率、頻率、失真產(chǎn)物等；用于射頻和微波信號(hào)的頻域分析，只能測(cè)量周期信號(hào)。（ 3） 矢網(wǎng)：測(cè)量無(wú)源和有源網(wǎng)絡(luò)的S 參量，用于處理來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的投射波和反射波的幅值和相位，是射頻和微波領(lǐng)域的萬(wàn)用表。2、實(shí)測(cè)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(lì)通過(guò)頻譜儀觀察信號(hào)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(nèi)紋波可通過(guò)頻譜儀觀察150 到 250MH