《模拟信号处理》PPT课件

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1、4信号的滤波(SignalFiltering)1滤波器(Filter)分类2滤波器的串/并联3理想滤波器4实际滤波器5恒带宽(constantbandwidth)、恒带宽比滤波器6RC无源滤波器(passivefilter)7滤波器的应用4信号的滤波滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分．任何装置都是滤波器。装置的频率特性(frequencycharacteristic)实际上就起到了选频作用。1滤波器分类根据滤波器的选频作用分低通高通1滤波器分类根据滤波器的选频作用分带通带阻2滤波器的串/并联低通滤波器(low-

2、passfilter)和高通滤波器(High-passfilter)是滤波器的两种最基本的形式，其它的滤波器都可以分解为这两种类型的滤波器。系统不失真(nondistortional)测量条件设测试系统的输出y(t)与输入x(t)满足关系y(t)=A0x(t-t0)tAx(t)y(t)=A0x(t)y(t)=A0x(t-t0)该系统的输出波形与输入信号的波形精确地一致，只是幅值放大了A0倍，在时间上延迟了t0而已。这种情况下，认为测试系统具有不失真的特性。时域条件系统不失真测量条件做傅立叶变换(FourierTransform)y(t)=A0x(t-t

3、0)Y(ω)=A0e-jωt0X(ω)不失真测试系统条件的幅频特性和相频特性应分别满足A(ω)=A0=常数φ(ω)=-t0ω频域定义3理想滤波器理想滤波器是指能使通带内信号的幅值和相位都不失真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器。满足不失真条件的滤波器4实际滤波器理想滤波器是不存在的，实际滤波器幅频特性中通带和阻带间没有严格界限，存在过渡带。0fA4实际滤波器1)截止频率(Cut-offfrequency)fc：0.707A0所对应的频率．2)波纹幅度(Rippleamplitude)d：绕幅频特性均值A0波动值3)带宽B和品质因数Q：下两截频间的频

4、率范围称为带宽(bandwidth)。中心频率和带宽之比称为品质因数(qualityfactor)。0ffc1fc2A00.707A0BQ=W0/Bd4实际滤波器4)倍频程(octave)选择性W指在上截止频率fc2与2fc2之间幅频特性的衰减值，即频率变化一个倍频程时的衰减量。倍频程衰减量以dB/oct表示（Octave，倍频程）。衰减越快（即W值越大），滤波器的选择性越好。4实际滤波器5)滤波器因数(或矩形系数(rectanglecoefficient))滤波器幅频特性的-60dB带宽与-3dB带宽的比值λ来表示。理想滤波器λ＝1。通常使用的滤波器

5、λ＝1~5。5恒带宽、恒带宽比滤波器根据实际滤波器中心频率与带宽之间的数值关系，模拟带通滤波器可以分为恒带宽带通滤波器(Constantbandwidth)恒带宽比带通滤波器5恒带宽、恒带宽比滤波器恒带宽(constantbandwidth)带通滤波器所选带宽越窄，则频率分辨力越高，所需要的滤波器数量就很大可变中心频率的恒带宽带通滤波器用于相关滤波和扫描跟踪滤波恒带宽比带通滤波器用于倍频程频谱分析仪中中心频率与带宽是按一定规律配置5恒带宽、恒带宽比滤波器倍频程滤波器(Octavefilter)满足滤波器的中心频率(centerfrequency)滤波器

6、的带宽(bandwidth)滤波器的品质因素(品质因数)5恒带宽、恒带宽比滤波器邻接式连接使前一个滤波器的-3dB上截止频率与后一个滤波器的-3dB下截止频率相一致，这样的一组滤波器将覆盖整个频率范围。5恒带宽、恒带宽比滤波器1/3倍频程滤波器6RC无源滤波器(passivefilter)在测试系统中，常用RC滤波器。因为这一领域中信号频率相对来说不高。而RC滤波器电路简单，抗干扰强，有较好的低频性能，并且选用标准阻容元件。一阶RC低通滤波器一阶RC高通滤波器RC带通滤波器6RC无源滤波器1)一阶RC低通滤波器6RC无源滤波器2)一阶RC高通滤波器6R

7、C无源滤波器3)RC带通滤波器可以看作为低通滤波器(low-passfilter)和高通滤波器(High-passfilter)的串联7滤波器的应用7滤波器的应用案例：旅游索道钢缆检测超门限报警7滤波器的应用由案例提炼的典型实验：钢管无损探伤滤除信号中的零漂和低频晃动，便于门限报警7滤波器的应用案例：机床轴心轨迹的滤波处理7滤波器的应用案例：机床轴心轨迹的滤波处理滤除信号中的高频噪声，以便于观察轴心运动规律