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滤波匹配网络的工作原理其基本原理有三种:
1.
利用电容通高频隔低频的特性,将火线、零线高频干扰电流导入地线(共模),或将火线高频干扰电流导入零线(差模);
2.
利用电感线圈的阻抗特性,将高频干扰电流反射回干扰源;
3.
利用干扰抑制铁氧体可将一定频段的干扰信号吸收转化为热量的特性,针对某干扰信号的信号的频段选择合适的干扰抑制铁氧体磁环、磁珠直接套在需要滤波的电缆上即可。
匹配滤波原理:匹配滤波器(match filter)是最佳线性滤波器的一种,该滤波器的准则是输出信噪比最大,常用于通信、雷达等系统的接收机中,下面对其冲激响应/系统函数进行推导。
设该滤波器传递函数为H(f)H(f),冲激响应为h(t)h(t),输入信号为r(t)=s(t)+n(t),其中s(t)为输入信号,n(t)为高斯白噪声。设输入信号的频谱密度函数为S(f),而高斯白噪声的单边功率谱为n0/2,其中n0为高斯白噪声单边功率谱密度。
其中:
S(t)=Acos(2πf_0 t+πμt^2) (0≤t≤τ)
h(t)=ks_t^ (t_0-t)
H(f)=kS_t^ (f)e^(-j2πft_0 )
τ^’=1/B=1/μτ**在通信系统中,滤波器是其中重要部件之一,滤波器特性选择直接影响数字信号的恢复。在数字信号接收中,滤波器的作用有两个方面,使滤波器输出有用信号成分尽可能强;抑制信号外带噪声,使滤波器输出噪声成分尽可能小,减少噪声对信号判决的影响。对最佳线形滤波器的设计有两种准则其中一种是是滤波器输出信噪比在某一特定时刻达到最大,由此而导出的最佳线性滤波器成为匹配滤波器。在数字通信中,匹配滤波器具有广泛的应用。因此匹配滤波器是指滤波器的性能与信号的特性取得某种一致,使滤波器输出端的信号瞬时功率与噪声平均功率的比值最大。在信号处理中,匹配滤波器可以用来解调基频带脉冲信号,基频带脉冲信号意指信号内容为同一波形信号乘上一个常数,在每个周期出现,每个周期中代表着或多或少的信息量。匹配滤波器解调出来的结果其SNR(Signal Noise Ratio)为最大的,匹配滤波器需要事先知道:1.传送的信号;2.信号的同步。这样才能解调出传送的信号。
数字信号预处理软件处理方法主要包括?1.数字滤波
数字滤波实质上是一种程序滤波,与模拟滤波相比具有如下优点:①不需要额外的硬件设备,不存在阻抗匹配问题,可以使多个输入通道共用一套数字滤波程序,从而降低了仪器的硬件成本。②可以对频率很低或很高的信号实现滤波。③可以根据信号的不同而采用不同的滤波方法或滤波参数,灵活、方便、功能强 .
1).中值滤波
中值滤波方法对缓慢变化的信号中由于偶然因素引起的脉冲干扰具有良好的滤除效果。其原理是,对信号连续进行n次采样,然后对采样值排序,并取序列中位值作为采样有效值。程序算法就是通用的排序算法。采样次数n一般取为大于3的奇数。当n>5时排序过程比较复杂,可采用“冒泡”算法。
2).算术平均滤波
算术平均滤波方法的原理是,对信号连续进行n次采样,以其算术平均值作为有效采样值。该方法对压力、流量等具有周期脉动特点的信号具有良好的滤波效果。采样次数n越大,滤波效果越好,但灵敏度也越低,为便于运算处理,常取n = 4、8、16。
3).滑动平均滤波
在中值滤波和算术平均滤波方法中,每获得一个有效的采样数据必须进行n次采样,当采样速度较慢或信号变化较快时,系统的实时性往往得不到保证。采用滑动平均滤波的方法可以避免这一缺点。该方法采用循环队列作为采样数据存储器,队列长度固定为n,每进行一次新的采样,把采样数据放入队尾,扔掉原来队首的一个数据。这样,在队列中始终有n个最新的数据。对这n个最新数据求取平均值,作为此次采样的有效值。这种方法每采样一次,便可得到一个有效采样值,因而速度快,实时性好,对周期性干扰具有良好的抑制作用。
4) .低通滤波
当被测信号缓慢变化时,可采用数字低通滤波的方法去除干扰。数字低通滤波器是用软件算法来模拟硬件低通滤波的功能。
一阶RC低通滤波器的微分方程为
式中 τ = RC是电路的时间常数。用X替代ui,Y替代uo,将微分方程转换成差分方程,得
整理后得
式中 △t——采样周期;X(n)——本次采样值;Y(n)和Y(n-1)——本次和上次的滤波器输出值。取α= △t /(τ+ △t ),则上 式可改写成
式中 α——滤波平滑系数,通常取α?1。
由上式可见,滤波器的本次输出值主要取决于其上次输出值,本次采样值对滤波器输出仅有较小的修正作用,因此该滤波器算法相当于一个具有较大惯性的一阶惯性环节,模拟了低通滤波器的功能,其截止频率为
如取α = 1/32, △t = 0.5s,即每秒采样2次,则fc ≈ 0.01Hz,可用于频率相当低的信号的滤波。
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