濾波器部分小結(jié)

1、濾波器一、 淺談對濾波器的認識1、 -濾波器（1） 應(yīng)用：距離預測（2） 原理：實際濾波值由測試值與預測值得到。圖1. -濾波器原理框圖第n時刻的實際值Rn通過-濾波器得到第n+1時刻的預測值Rn+1'，反饋回系統(tǒng)與實際值Rn+1加權(quán)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(shè)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(yīng)用匹配濾波器在雷達系統(tǒng)中用于雷達接收機數(shù)字信號處理

2、，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(guān)，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。圖2. 匹配濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)圖3. 匹配濾波器的脈沖響應(yīng)匹配濾波器在t0時刻輸出端輸出的最大信噪比為SNmax=2EN0N0是出入噪聲譜密度，E是輸入信號能量。3、 模擬濾波器（1）有源濾波器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

3、，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：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(guān)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

4、（LPF）：圖4. 一階RC低通濾波器電路圖 傳遞函數(shù)：A=UoUi=1jcR+1jc=11+jRC 截止頻率：0=1RC 幅頻特性：A=11+（RC）2 幅頻特性曲線：圖5. 低通濾波器幅頻特性曲線 無源高通濾波器圖4. 一階RC高通濾波器電路圖 傳遞函數(shù)：A=UoUi=RR+1jc=jRC 1+jRC 截止頻率：0=1RC 幅頻特性：A=11+（1RC）2 幅頻特性曲線： 圖6. 高通濾波器幅頻特性曲線 帶通濾波器 圖7. 帶通濾波器幅頻特性曲線 中心頻率：0 帶 寬：B=2-1 帶阻濾波器圖8. 帶通濾波器幅頻特性曲線中心頻率：0 帶 寬：B=2-1二、 濾波器的參數(shù)（1） 帶寬（2）

5、截止頻率（3） 帶內(nèi)插損：由于濾波器組件（電感、電容、導體和介質(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)，濾波器本身也會帶來插入損耗（L=10lgUoUi）,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(nèi)阻斷信號的能力越強。（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)的波動范圍。帶內(nèi)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(nèi)和帶外均平穩(wěn)的特性，從而使濾波器的實際頻率

6、響應(yīng)更好地接近理想頻率響應(yīng)。（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(guān)，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?？芍瘘c測量也可掃頻測量。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(yīng)濾波器，結(jié)構(gòu)中有反饋，所以理論上脈沖響應(yīng)永遠不為零；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(yīng)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(diào)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(luò)的S參量，用于處理來自網(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)域的萬用表。2、實測范例要求中心頻率為200MHZ,帶寬為100MHZ.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