模擬濾波器、模擬濾波器功能、匹配濾波器特性介紹

以下內(nèi)容中，小編將對模擬濾波器、模擬濾波器功能以及匹配濾波器特性的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行著重介紹和闡述，希望本文能幫您增進(jìn)對濾波器的了解，和小編一起來看看吧。

一、模擬濾波器

首先，我們來看看模擬濾波器和模擬濾波器的功能。

模擬濾波器分為無源濾波器和有源濾波器，其中無源濾波器由R、L、C組成，有源濾波器由集成運(yùn)放和R、C組成，不需要使用電感。

集成運(yùn)算放大器的開環(huán)電壓增益和輸入阻抗較高，而輸出電阻較小。形成有源濾波器電路后，還具有一定的電壓放大和緩沖作用。然而，集成運(yùn)算放大器的帶寬是有限的，因此電流有源濾波器電路的工作頻率很難很高。

濾波器是一種電子設(shè)備，可以使有用信號(hào)平穩(wěn)通過，同時(shí)抑制不想要的頻率信號(hào)。它通常在工程中用于信號(hào)處理，數(shù)據(jù)傳輸和干擾抑制。

以往主要采用無源元件R、L和C組成模擬濾波器，六十年代以來，集成運(yùn)放獲得了迅速地發(fā)展，由它和R、C組成的源濾波器，具有不用電感、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。

另外，由于集成運(yùn)算放大器的開環(huán)電壓增益和輸入阻抗很高，而輸出阻抗卻很低，并且由它構(gòu)成的有源濾波器也具有一定的電壓放大和緩沖作用。因此，基于放大器和R和C的有源濾波器已得到更廣泛的使用。

然后，讓我們看一下模擬濾波器的一些主要功能。

當(dāng)檢測系統(tǒng)諧波時(shí)，模擬濾波器依靠電力電子設(shè)備生成與系統(tǒng)具有相同幅度和相反相位的一組諧波矢量，從而可以消除系統(tǒng)諧波，使其成為正弦波形。除了濾除諧波，有源濾波還可以動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無功功率。它的優(yōu)點(diǎn)是反射動(dòng)作迅速，對諧波的濾波可以達(dá)到95%以上，并且對無功功率的補(bǔ)償是細(xì)致的。

缺點(diǎn)是價(jià)格高和容量小。由于當(dāng)今世界上大容量硅閥的不成熟技術(shù)，當(dāng)前的通用有源濾波器容量不超過600kvar。它的操作可靠性不如被動(dòng)式。

二、匹配濾波器及其特性

在了解了模擬濾波器的一些情況后，我們再來看看匹配濾波器和匹配濾波器的特性。

匹配濾波器是線性濾波器，其輸出端的信號(hào)瞬時(shí)功率與噪聲的平均功率之比最大，也就是說，它具有最大的信噪比。濾波器的傳遞函數(shù)形式是信號(hào)頻譜的共軛。

在信號(hào)處理中，匹配濾波器可用于解調(diào)基帶脈沖信號(hào)。基帶脈沖信號(hào)表示信號(hào)內(nèi)容是同一波形信號(hào)乘以一個(gè)常數(shù)，該常數(shù)出現(xiàn)在每個(gè)周期中，并且每個(gè)周期表示或多或少的信息。

一方面，從幅度-頻率特性的觀點(diǎn)來看，匹配濾波器和輸入信號(hào)的幅度-頻率特性完全相同。也就是說，在信號(hào)較強(qiáng)的頻率處，濾波器的放大率較大;在信號(hào)強(qiáng)度較高的情況下，濾波器的放大率較大。在信號(hào)較弱的頻率處，濾波器的放大倍數(shù)也較小。這是信號(hào)處理中的“馬修效應(yīng)”。換句話說，匹配濾波器允許信號(hào)盡可能地通過，而不管噪聲的特征如何。因?yàn)槠ヅ錇V波器的先決條件是白噪聲，也就是說，噪聲的功率譜是平坦的，所以在每個(gè)頻率點(diǎn)都是相同的。因此，在這種情況下，讓信號(hào)盡可能多地通過實(shí)際上意味著使噪聲的通過最小化。這不是最大化輸出的信噪比的原因嗎?

另一方面，從相位頻率特性的角度來看，匹配濾波器的相位頻率特性與輸入信號(hào)正好相反。這樣，通過匹配濾波器后，信號(hào)的相位為0，可以在時(shí)域上實(shí)現(xiàn)信號(hào)的相干疊加。

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