CN101964640A - 脉宽匹配滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种脉宽匹配滤波器。包括n(2、3……N)级滤波器，信号直接接入第一级滤波器，前面一级滤波器的输出信号经过五倍抽取模块送入下一级滤波器，每一级滤波器的输出信号接到数据选择器(MUX)，利用脉宽选择信号(SEL)选择最终的数据输出(Data_out)；每一级滤波器都连接产生滤波器的使能信号的编码模块以及时钟管理模块。将本发明用于多路中频数字接收机系统中，各路之间的相位关系、幅度关系保持不变。系统的信噪比、灵敏度提高。

Description

脉宽匹配滤波器

技术领域

本发明属于信号检测领域，涉及的是一种滤波器。

背景技术

对于矩形脉冲

$w\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}A& -\frac{T}{2}<t<\frac{T}{2}\\ 0& \mathrm{else}\end{array}\right.$

其傅立叶变换为：

$W\left(f\right)=A{\&Integral;}_{-T/2}^{T/2}\cos \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)\mathrm{dt}$

$=\mathrm{AT}\sin c\left(\mathrm{\&pi;fT}\right)$

即矩形脉冲的频谱为辛格(Sinc)函数，其频谱的主瓣宽度为2/T。

对于脉冲信号

$x\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}A\cos \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)& -\frac{T}{2}<t<\frac{T}{2}\\ 0& \mathrm{else}\end{array}\right.$

可以看作是由余弦信号Acos(2πft)加窗w(t)而得到的，则其傅立叶变换为两者信号频谱的卷积，其带宽则应时候窗函数的主瓣宽度所决定，及X(f)的主瓣宽度同矩形脉冲的主瓣宽度相同，为2/T。

单脉冲信号的频谱包含无穷多量的频率，要想让单脉冲不失真的通过滤波回路，则要求滤波器的带宽为无穷大。这在实际中是不可行的，由于能量主要集中主瓣，所以可以根据需要进行选择性的滤波。

如果要取得脉冲的上升沿，则需要带宽比较大，一般可选取

，τ为上升沿上升时间。如果不需要上升沿信息，则可以选取脉冲宽度的倒数作为滤波器的带宽。

在实际情况中，由于是针对单脉冲信号进行处理，因此需要针对不同的情况进行不同的处理。对于窄脉冲情况，则可以设计带宽相对大一些，而对于宽脉冲情况，则可以选取相对较小的带宽。

在实际情况中信号脉冲宽度变化范围较大，若采用统一的滤波器带宽对信号进行处理，会导致在信号带宽较窄的情况下，有较多的带外噪声进入到接收机，影响系统的信噪比，导致系统的灵敏度降低，降低了系统的动态范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效滤除带外噪声，提高系统的信噪比、灵敏度和动态范围的脉宽匹配滤波器。

本发明的目的是这样实现的：

包括n(2、3……N)级滤波器，每一级滤波器的输出经过抽取模块送入下一级滤波器，每一级滤波器的输出信号接到MUX模块，最后利用脉宽选择信号SEL选择最终的数据输出Data_out；滤波器的使能信号由编码模块提供，时钟由时钟管理模块提供。抽取模块可用D触发器实现；MUX模块可用FPGA仿真软件自带的模块；时钟模块可用PLL统一管理；编码模块即根据脉宽选择信号SEL产生滤波器的使能信号，这个可以根据实际需要来设计。

本发明提供了一种在脉冲宽度范围变化较大的情况下，可以对不同宽度的脉冲信号采用不同的滤波器；能够有效滤除带外噪声，从而提高系统的信噪比，灵敏度和系统的动态范围的脉宽匹配滤波器。

本发明的技术方案的核心是，在能够判别信号类型即脉冲宽度的情况下，采用多种滤波器带宽信号对信号进行滤波，最终实现对不同脉宽类型的信号进行滤波。

本发明的原理是在知道脉宽类型的情况下，利用脉宽选择信号对各级滤波器进行选择，级间加入抽取模块降低数据速率。

将本发明用于多路中频数字接收机系统中，各路之间的相位关系、幅度关系保持不变。系统的信噪比、灵敏度提高。

一般中频数字接收机中要求同时对多路信号进行处理，因此，每一路信号都需要进行滤波。对于同类型滤波器，可以考虑多路复用，以减少硬件资源使用。

附图说明

图1是本发明的脉宽匹配滤波器的实现框图；

图2是编码模块示意图；

图3是时钟管理模块示意图；

图4多路复用技术示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

本例采用的是三级滤波器的，在应用中可以根据实际情况对滤波器的级数进行选择。进入第一级滤波器的信号为50MHz。

结合图1，信号直接接入第一级滤波器1，第一级滤波器1的输出信号经过五倍抽取模块2送入第二级滤波器3，第二级滤波器3的输出信号再经过五倍抽取模块4送入第三级滤波器5，将三级滤波器的输出信号接到MUX6，利用脉宽选择信号SEL选择最终的数据输出Data_out。SEL为“00”时选择Data1作为最终的数据输出，SEL为“01”时选择Data2作为最终的数据输出，SEL为“11”时选择Data3作为最终的数据输出。

图2是编码模块，通过编码产生滤波器的使能信号。当SEL为“00”时，EN1为“1”、EN2和EN3为“0”，这时只有第一级滤波器1工作；SEL为“01”时，EN1和EN2为“1”、EN3为“0”，这时第一级滤波器1和第二级滤波器3工作，第三级滤波器5不工作；SEL为“11”时，EN1、EN2和EN3均为“1”，三级滤波器全部工作。

图3是时钟管理模块。进入第一级滤波器1的信号的速率为50MHz，那么根据前面所说进入第二级滤波器3和第三级滤波器的信号速率分别为10MHz、2MHz。这样三个滤波器需要的时钟分别为50MHz、10MHz、2MHz。这些不同的时钟可以用PLL对随路时钟进行分频得到。

图4是多路复用结构的示意图。这里的多路复用结构主要是指多个类型脉宽的脉冲信号共用一个滤波器的结构。我们可以根据脉冲的宽度规定信号的脉宽类型，例如最窄的脉冲信号可以只经过第一级滤波器9，脉宽比较宽的脉冲信号可以经过滤波器9和滤波去10，以此类推。

Claims (3)

1.一种脉宽匹配滤波器，包括n、n为2、3……N、级滤波器，其特征是：信号直接接入第一级滤波器，前面一级滤波器的输出信号经过五倍抽取模块送入下一级滤波器，每一级滤波器的输出信号接到MUX，利用脉宽选择信号SEL选择最终的数据输出Data_out；每一级滤波器都连接产生滤波器的使能信号的编码模块以及时钟管理模块。

2.根据权利要求1所述的脉宽匹配滤波器，其特征是：所述抽取模块为D触发器。

3.根据权利要求1或2所述的脉宽匹配滤波器，其特征是：所述MUX模块为FPGA仿真软件自带的模块。

Images