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內(nèi)容進行著重介紹和闡述,希望本文能幫您增進對濾波器的了解,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放和R、C組成,不需要使用電感。
集成運算放大器的開環(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備,可以使有用信號平穩(wěn)通過,同時抑制不想要的頻率信號。它通常在工程中用于信號處理,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。
另外,由于集成運算放大器的開環(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。
當檢測系統(tǒng)諧波時,模擬濾波器依靠電力電子設備生成與系統(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,有源濾波還可以動態(tài)補償無功功率。它的優(yōu)點是反射動作迅速,對諧波的濾波可以達到95%以上,并且對無功功率的補償是細致的。
缺點是價格高和容量小。由于當今世界上大容量硅閥的不成熟技術,當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,其輸出端的信號瞬時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)形式是信號頻譜的共軛。
在信號處理中,匹配濾波器可用于解調(diào)基帶脈沖信號?;鶐}沖信號表示信號內(nèi)容是同一波形信號乘以一個常數(shù),該常數(shù)出現(xiàn)在每個周期中,并且每個周期表示或多或少的信息。
一方面,從幅度-頻率特性的觀點來看,匹配濾波器和輸入信號的幅度-頻率特性完全相同。也就是說,在信號較強的頻率處,濾波器的放大率較大;在信號強度較高的情況下,濾波器的放大率較大。在信號較弱的頻率處,濾波器的放大倍數(shù)也較小。這是信號處理中的“馬修效應”。換句話說,匹配濾波器允許信號盡可能地通過,而不管噪聲的特征如何。因為匹配濾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,所以在每個頻率點都是相同的。因此,在這種情況下,讓信號盡可能多地通過實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正好相反。這樣,通過匹配濾波器后,信號的相位為0,可以在時域上實現(xiàn)信號的相干疊加。
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