离散滤波器及其应用

<正> 一、引言随着数字技术的发展,数字滤波技术迅速发展起来。数字滤波器精度高、稳定性好、灵活性大,因此,应用日益广泛。但是,由于数字电路速度有限,使得它在高频范围运用还有待努力。除了专门制作的硬件高速数字滤波器以外,大多数场合,数字滤波器是用微型或小型计算机实现,这类计算机一般又要进行多种实时作业,使得数字滤波器的采样频率、计算频率不可能很高。这对象高速,机动性大的飞行器控制来说是十分不利的。如果提出时变或自适应等要求,显然“速度”问题就更为突出了。在这方面,模拟式滤波器,由于频带可以做得很宽,不存在“速度”问题,所以,集成运放有源滤波器近年来也发展很快。但是这种     

高速数字滤波器设计

数字滤波器的硬件实现的复杂性,主要地取决于乘法器,它也是决定滤波器操作速度的最重要的元件。在过去十年中,为了减小滤波器系数的复杂性,已作了许多努力。本文提出了一种无乘法器的数字滤波器实现一个线性相位FIR数字滤波器,并讨论了滤波器系数为2的整数幂的数字滤波器中噪声功率谱与运算过程中的取舍规则之间的关系。     

新型主动液压滤波器的设计与分析

针对目前主动液压滤波器体积大、结构复杂等问题,提出了一种占用空间小、结构简单的新型主动液压滤波器. 采用计算流体动力学在时域内对滤波器所载流体域进行了压力分布计算,分别对三组可控参数激励位移幅值D_m及频率f_m作用下的流体域进行分析,通过比较分析发现,D_m和f_m的选择决定着该液压滤波器性能的优劣,如果二者与原始非定常流幅频特性匹配较好,则该液压滤波器滤波效果良好,反之,会使系统压力脉动变的极不稳定,这与波的干涉原理相互吻合. 算例计算结果表明,当激励频率与初始非定常流频率重合达525 Hz,且激励幅值达0.05 mm时,系统的压力脉动峰峰值可从2.26 MPa降到0.25 MPa,即脉动从±5.38%降至±0.6%,说明了该主动液压滤波器的有效性.     

基于功率互补对的树形结构混合滤波器组

提出了一种近似完全重构的树形结构混合滤波器组(HFB)的设计方法,利用基于功率互补对的树形结构的模拟分解滤波器,而非传统的低通、带通和高通分解滤波器均匀分割整个系统带宽.采用遗传算法实现了功率互补对的优化设计,并基于逆快速傅立叶变换(IFFT)实现了数字综合滤波器的设计以保证近似完全重构.3阶和5阶的功率互补对与63阶的数字FIR(有限冲击响应)综合滤波器所组成的四通道混合滤波器组,具有1.06×10^-7dB平均失真误差和-111?dB的平均混叠误差,满足15?bit的模数转换(ADC)系统要求.     

表面粗糙度评定用的数字滤波器最优模型

数字摅波技术的应用,极大地增强了微机化轮廓仪的功能,提高了仪器的测量精度。除功能和精度以外,滤波数据的处理效率也是仪器的一个重要性能指际。本文根据数字信号处理的理论和 ISO 粗糙度标准,建立了从表面形貌中获取粗糙度轮廓的相位校正滤波器数字模型,并讨论了提高其计算效率的一般方法。本文最后给出了满足表面粗糙度评定用的滤波器最优模型。     

基于联邦滤波器的新型故障检测结构及算法

提出了一种基于联邦卡尔曼滤波器的故障检测结构,该结构利用各局部滤波器和参考滤波器共有状态之间的残差进行故障检测.并提出了2种故障检测算法:χ2检验法和Elman神经网络检验法.以组合导航系统为例进行了仿真研究,和其它算法相比该算法计算简单、可靠,不但可以快速检测出外部传感器及参考系统故障,且具有很好的容错性能,能快速检测出故障并进行隔离,使融合后系统依然保持较高精度.     

数字多频陷波滤波器的改进设计方法

数字多频陷波滤波器主要用于消除数字信号中包含的多个频率分量.针对经典设计方法存在的局限性,提出了数字多频陷波滤波器的改进设计方法,即充分利用陷波滤波器的幅度响应和全通滤波器的相位响应的映射关系,将陷波滤波器设计问题转化为全通滤波器的设计问题.详细论述了改进设计方法的基本原理和实现过程,仿真验证结果表明所提出的设计方法有很好的稳定性和有效性.      

FIR数字滤波器的分步量化设计法

本文分析了FIR线性相位数字滤波器中不同系数的量化影响,引入了系数量化偏差函数和系数量化偏差因子的概念,提出了按照系数量化偏差因子进行分步量化的设计方法。这种方法设计简单,计算时间短,设计性能也比较好,而且适于高阶数字滤波器的设计,具有实用价值。     

最大相关熵准则自适应滤波器的分数阶长算法

对自适应滤波器最佳阶长的准确估计可以有效平衡自适应算法的稳态性能与计算复杂度,而基于最小均方差(MMSE)准则的变阶长最小均方(LMS)算法在非高斯噪声环境下的收敛性能变差。针对这一问题,提出一种最大相关熵准则(MCC)自适应滤波器的分数阶长(FT)算法——FT-MCC算法。该算法从MCC自适应滤波器最佳阶长的定义出发,利用不同阶长滤波器产生的相关熵之差实现阶长更新。理论分析和实验表明:相比现有变阶长最小均方算法,FT-MCC算法在非高斯噪声环境中具有较强的鲁棒性;通过恰当的参数选择,算法可较好地实现对最佳阶长的跟踪和估计。      

静磁波多路滤波器

本文介绍一种工作在X波段并依靠静磁波(MSW)在外延(YIG)膜上传播的10路滤波器组合的结构和作用,还研究了两种滤波技术。首先对这种滤波器在上述应用中的反射组合进行了试验,但是得出的结论是,在当时发展这种技术是不适当的。另一种技术使用了10个参差调谐的窄带静磁正向体波(MFVW)延迟线,这些延迟线由一个具有独立输出端的公用输入换能器馈电。这一方案具有接近子达到本装置目的的各种特点。     

FIR数字滤波器的优化设计

针对常系数FIR数字滤波器,采用CSD编码和简化加法器图技术来减少FIR实现过程中乘累运算的加减次数,从而降低了其对硬件资源的消耗;在结构上采用分布式算法和流水线技术进行优化,显著的提高了FIR数字滤波器的工作速度。通过实例对每一种改进方法进行了对比验证,说明达到了节省芯片资源或提高实现频率的目的。     

一种新型螺旋滤波器

提出并实现了一种新的螺旋滤波器耦合结构。该滤波器的屏蔽外腔为圆筒形,螺旋谐振器被横向固定在圆筒内,谐振器间不再有膜片相隔,它们之间耦合的大小主要取决于谐振器间的相互间距和相对角度。这种滤波器不仅在结构上比普通螺旋滤波器简单,调节也更加方便;此外,它的设计带宽还可以比普通螺旋滤波器宽得多。文章列举了几组滤波器的实测结果,其中一组在不加任何特别措施的情况下,相对带宽作到了２７％,另有一组具有明显的带外衰减极点。     

低阶卡尔曼滤波器在低成本SIAHRS中的实现研究

在导航系统的工程应用中 ,高阶滤波器将给导航计算机带来沉重的计算负担 ,也会带来较大的模型误差 ,从而影响系统的滤波精度和性能。文章介绍了低成本捷联惯性航姿系统 (SIAHRS)中低阶卡尔曼滤波器的设计和实现 ,针对航姿系统提出了一种低阶滤波器结构 ,结合磁传感器对航姿系统的航向角进行了组合修正 ;并且以实际研制的低成本航姿系统为例 ,讨论了航姿系统的组成 ,将低阶滤波器应用于该航姿系统。实践结果表明 ,这种低阶滤波器能完全保证低成本捷联航姿系统的姿态精度 ,是一种具有实际应用价值的滤波器 ,有广泛的应用前景     

基于数字滤波器的伺服系统谐振抑制方法

针对飞行仿真伺服系统(转台)中存在的机械谐振问题,在分析传统陷波器及二阶低通滤波器谐振抑制原理的基础上,提出了一种双二次谐振抑制数字滤波器.该双二次型数字滤波器结合了传统陷波器和二阶低通滤波器的特点,能够将谐振点和反谐振点同时抑制.通过理论分析与仿真验证相结合的方式,阐述了该双二次型数字滤波器能够同时抑制正反谐振点的原理,并将该滤波器加入到了转台系统中进行实验.实验结果表明,所设计的滤波器在提高跟踪精度的同时有效拓宽了系统的带宽.      

一种腔体滤波器设计方法

本文提出一种腔体滤波器设计方法,并用该方法实现一种S波段腔体滤波器,通过研究广义切比雪夫滤波器设计理论,根据滤波器指标提取耦合矩阵,用HFSS仿真软件对滤波器进行整体耦合参数仿真,使滤波器模型耦合矩阵和理论耦合矩阵对应,并对实际实现的S波段滤波器进行螺钉调谐,指标满足要求,验证了该滤波器设计方法的有效性。     

基于递阶联合滤波器的故障检测与重构方法

随着现代航天器等高精度飞行系统的日益复杂，飞行控制系统的安全运行问题愈来愈突出地表现出来。故障检测、隔离和重构（FDIR）技术是航天器可靠性的重要保证。文章在卡尔曼滤波估计算法的基础上，提出 了基于递阶联合滤波器族的故障检测、隔离和重构方法。该方法根据备份滤波器的概念，构造了一种融合滤波器的树状递阶联合结构，在此基础上，可以设计并实现多级故障检测和隔离措施，进而有效地完成系统的重构功能。通过一个INS／GPS／Doppler组合导航系统的仿真实例， 说明了该方法的可行性和有效性。基于递阶联合滤波器结构的多传感器信息处理技术克服了集中卡尔曼滤波器和普通联合滤波器的缺陷，对提高多传感器系统的容错性能具有重要意义。     

5.2兆赫宽带晶体滤波器的试制

一、概述随着通讯和频率控制技术的迅速发展,滤波器的应用范围越来越广。对滤波器,不仅在稳定性和选择性方面提出了越来越高的要求,而且在带外防卫度方面也提出了严格的要求。滤波器的种类很多,早先是传统的LC滤波器,后来又出现了多种新型滤波器,诸如晶体滤波器、陶瓷滤波器、有源滤波器和数字滤波器等。这里介绍一种5.2兆赫晶体宽带滤波器。主要讨论其带宽的控制和阻带寄生衰减的抑制,并简要介绍滤波器的设计和调试的全过程。分立式晶体宽带滤波器,是由石英谐振器,电容器及电感线圈等分立元件组成。其滤波特性,除了取决于石英谐振器的等效参数以外,还与展宽线圈的关系甚大。晶体滤波器的带宽,取决于石英谐振器的串并谐振和反谐振之间的间隔,即取决于滤波晶体的等效电路的静电容C_0与动态电容C_s之比r,即r=C_0/C_(so)如采用狭带     

多敏感器卫星姿态确定的联邦滤波器设计

针对由惯性测量组件、星敏感器、数字式太阳敏感器和红外地球敏感器构成的卫星姿态确定系统 ,提出采用联邦滤波器进行信息融合。设计了多敏感器信息融合的联邦滤波器结构和算法 ,推导了卫星姿态确定的误差状态方程和各子系统的量测方程。仿真分析结果表明 ,采用联邦滤波器对多敏感器卫星姿态确定系统进行信息融合 ,能够以较小的计算量实现高精度的信息融合 ,并且还能使高精度的信息融合具备容错性能     

FM接收机中频滤波器的设计

介绍了一种基于双极技术的中心频率、带宽、增益可控的Gm-C型多相滤波器。分析了滤波器的基本原理,推导出其电路结构形式,并对其中关键的Gm单元进行了优化设计,实现了一个六级带通滤波器。该滤波器应用于低功耗FM低中频接收机中频滤波器的设计,镜像抑制比高达66 dB,总功耗仅为3.75 mW。     

WCDMA数字中频发信机的设计

基于软件无线电技术的设计理念,提出了一种新型的WCDMA数字中频发信机结构:内插和滤波设计中采用根升余弦数字滤波器(RRC)、半带滤波器(HB)以及积分梳状滤波器(CIC)三者相结合的方式,在数字域进行三载合路,并使用削峰和数字预失真技术对信号进行优化处理。新型结构使得设计灵活性更大,对射频功放线性度要求更低。关键模块的Matlab仿真结果表明,三载波主要性能指标邻道泄露比(ACLR)在5 MHz和10 MHz处改善度分别为20 dB和18 dB,达到-58 dBc和-60 dBc,完全满足3GPP协议的设计要求。