CN111697927A - 宽带带通滤波器系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于通信技术领域，具体为宽带带通滤波器系统及方法，所述系统包括：采样单元，用于采集原始信号；带通滤波单元，用于提取信号的基波信号；零相位滤波单元，用于接收第一带通滤波单元的输出信号，并对其进行二次滤波；第一控制单元，用于对基波滤波单元的幅频特性曲线进行拟合，得到幅值增益与频率的关系，进行幅值补偿。在采集到原始信号后，对原始信号进行预处理，预处理后的信号在进行带通滤波时，其基波信号更容易被提取，再对提取的基波信号进行信号幅值补偿，使得最终经过带通的信号准确率更高，同时进行带通滤波的效率更高。

Description

宽带带通滤波器系统及方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及宽带带通滤波器系统及方法。
背景技术
带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带阻滤波器的概念相对。一个模拟带通滤波器的例子是电阻-电感-电容电路(RLCcircuit)。这些滤波器也可以用低通滤波器同高通滤波器组合来产生。一个理想的带通滤波器应该有一个完全平坦的通带，在通带内没有放大或者衰减，并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。
实际上，并不存在理想的带通滤波器。滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉，尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。这通常称为滤波器的滚降现象，并且使用每十倍频的衰减幅度的dB数来表示。通常，滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好，这样滤波器的性能就与设计更加接近。然而，随着滚降范围越来越小，通带就变得不再平坦，开始出现“波纹”。这种现象在通带的边缘处尤其明显，这种效应称为吉布斯现象。
除了电子学和信号处理领域之外，带通滤波器应用的一个例子是在大气科学领域，很常见的例子是使用带通滤波器过滤最近3到10天时间范围内的天气数据，这样在数据域中就只保留了作为扰动的气旋。在频带较低的剪切频率f1和较高的剪切频率f2之间是共振频率，这里滤波器的增益最大，滤波器的带宽就是f2和f1之间的差值。
网络中谐波、间谐波和噪声的能量较小，相量算法主要关注基波稳态特征和动态变化趋势。然而网络与负荷紧密相连，其电气特征受负荷影响较大；随着分布式电源逐渐并入网络，电力电子设备的大量使用造成网络中谐波、间谐波和噪声的含量大幅增加。主网的相量算法在面临更为复杂的宽频带信号时，会产生较大的误差。
在面临含有间谐波和噪声的宽频带信号时，相量精度的提升方案主要集中在改进相量算法方面。但这些算法在计算过程中面临计算量过大、需要知道宽频带信息较多的缺点，使得改进相量算法很难在实际网络中应用。有的学者提出使用数字滤波器提升相量计算精度，但面对的问题多是基波信号发生动态调制或者是频率偏移的情况，没有讨论含间谐波情况下数字滤波器提升相量精度的方案。还有的文献使用数字滤波器对宽频带信号进行分解，进而提升相量计算精度。
发明内容
本发明的主要目的在于宽带带通滤波器系统及方法，在采集到原始信号后，对原始信号进行预处理，预处理后的信号在进行带通滤波时，其基波信号更容易被提取，再对提取的基波信号进行信号幅值补偿，使得最终经过带通的信号准确率更高，同时进行带通滤波的效率更高。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
宽带带通滤波器系统，所述系统包括：采样单元，用于采集原始信号；带通滤波单元，用于提取信号的基波信号；零相位滤波单元，用于接收第一带通滤波单元的输出信号，并对其进行二次滤波；第一控制单元，用于对基波滤波单元的幅频特性曲线进行拟合，得到幅值增益与频率的关系，进行幅值补偿；其特征在于，所述系统还包括：信号预处理单元；所述信号预处理单元设置于采样单元于带通滤波单元之间；所述信号预处理单元对原始信号进行预处理，得到预处理信号，将预处理信号发送给带通滤波单元；所述信号预处理单元对原始信号进行差分调频，所述差分调频是指将差分序列直接作为调制信号调频于载波之上形成调频信号；其中所述调频信号为：signal(t)＝Acos(sinω0t+cosB∫c(t)dt)，0≤t≤T；其中调制信号c(t)为：Acos(ω0t+B∫dt)；其中，T为s(t)的时间长度，ω0为中心频率，B为调制指数，xn为长度为N的差分序列，差分序列中的每个码元占用的调频时间为T0＝T/N，u(t)为阶跃函数；r(t)为斜坡函数，是u(t)的积分结果。
进一步的，所述差分序列为：Sn+1＝cos(sinωarccos(Sn)),-1<Sn<1，当取参数取值Sn为＝0.65，给定第一个种子S0＝5，生成一个差分序列；在此基础上，再根据式：s(t)＝Acos(sinω0t+cosB∫c(t)dt)，其中，0≤t≤T的差分调频方式生成一个差分调频信号，其中参数T、ω0、B和N可根据实际通信速率、误码率和通信距离调整，取值为：信号时间长度T在2.0s～10.0s之间，中心频率ω0小于1000Hz，信号带宽B在60Hz～290Hz之间，差分序列长度N在75～4100之间。
进一步的，所述系统还包括：低次谐波带通滤波单元，用于提取预处理信号中的2-5次谐波；第二控制单元，用于对低次谐波带通滤波单元幅频特性曲线进行拟合，得到幅值增益与频率的关系，进行幅值补偿；切比雪夫II型滤波单元，用于提取预处理信号中的6次及以上次谐波。
进一步的，所述第二控制单元与第一控制单元结构一致，或直接使用第一控制单元，控制参数根据具体要求需要修改；所述系统还包括：零相位滤波单元；所述零相位滤波单元包括现场可编程门阵列和控制单元，所述现场可编程门阵列采到实测信号后，存入一段缓存区内传送给控制单元，所述对预处理信号进行一次连续滤波，选取最新的多个点存入缓存区中，进行反转。
进一步的，所述第一个种子以Δ＝4为步长，产生一系列种子，从而生成一系列差分调频信号；求取差分调频信号的互相关，优选出两两互相关值小于0.15的M个差分调频信号，组成了信号集合；M取值为512～4096，由于采用信号组合并行发送方式，需要确定组合信号的个数r，r的取值为1～10。
一种宽带带通滤波方法，所述方法执行以下步骤：采样单元，采集原始信号；带通滤波单元，提取信号的基波信号；零相位滤波单元，接收第一带通滤波单元的输出信号，并对其进行二次滤波；第一控制单元，对基波滤波单元的幅频特性曲线进行拟合，得到幅值增益与频率的关系，进行幅值补偿；所述方法还执行以下步骤：在采样单元和带通滤波单元之间设置信号预处理单元；信号预处理单元对原始信号进行预处理，得到预处理信号，将预处理信号发送给带通滤波单元；所述信号预处理单元对原始信号进行差分调频，所述差分调频是指将差分序列直接作为调制信号调频于载波之上形成调频信号；其中所述调频信号为：signal(t)＝Acos(sinω0t+cosB∫c(t)dt)，0≤t≤T；其中调制信号c(t)为：Acos(ω0t+B∫dt)；其中，T为s(t)的时间长度，ω0为中心频率，B为调制指数，xn为长度为N的差分序列，差分序列中的每个码元占用的调频时间为T0＝T/N，u(t)为阶跃函数；r(t)为斜坡函数，是u(t)的积分结果。
进一步的，所述差分序列为：Sn+1＝cos(sinωarccos(Sn)),-1<Sn<1，当取参数取值Sn为＝0.65，给定第一个种子S0＝5，生成一个差分序列；在此基础上，再根据式：s(t)＝Acos(sinω0t+cosB∫c(t)dt)，其中，0≤t≤T的差分调频方式生成一个差分调频信号，其中参数T、ω0、B和N可根据实际通信速率、误码率和通信距离调整，取值为：信号时间长度T在2.0s～10.0s之间，中心频率ω0小于1000Hz，信号带宽B在60Hz～290Hz之间，差分序列长度N在75～4100之间。
进一步的，所述方法还包括：依次设置低次谐波带通滤波单元，提取预处理信号中的2-5次谐波；第二控制单元，对低次谐波带通滤波单元幅频特性曲线进行拟合，得到幅值增益与频率的关系，进行幅值补偿；切比雪夫II型滤波单元，提取预处理信号中的6次及以上次谐波。
进一步的，所述第二控制单元与第一控制单元结构一致，或直接使用第一控制单元，控制参数根据具体要求需要修改；所述方法还包括：设置零相位滤波单元；所述零相位滤波单元包括现场可编程门阵列和控制单元，所述现场可编程门阵列采到实测信号后，存入一段缓存区内传送给控制单元，所述对预处理信号进行一次连续滤波，选取最新的多个点存入缓存区中，进行反转。
进一步的，所述第一个种子以Δ＝4为步长，产生一系列种子，从而生成一系列差分调频信号；求取差分调频信号的互相关，优选出两两互相关值小于0.15的M个差分调频信号，组成了信号集合；M取值为512～4096，由于采用信号组合并行发送方式，需要确定组合信号的个数r，r的取值为1～10。
本发明的宽带带通滤波器系统及方法，具有如下有益效果：在采集到原始信号后，对原始信号进行预处理，预处理后的信号在进行带通滤波时，其基波信号更容易被提取，再对提取的基波信号进行信号幅值补偿，使得最终经过带通的信号准确率更高，同时进行带通滤波的效率更高。主要有两方面原因：其一，在进行带通滤波时，对采集到的信号进行预处理。预处理的过程中，对采集到的信号进行差分调频；差分调频是指将差分序列直接作为调制信号调频于载波之上形成调频信号。该调频信号因为通过差分调频，有效将一些噪声进行了滤除。同时，其信号的基波更容易被过滤出来。其二，在通过带通滤波得到基波后，对基波滤波单元的幅频特性曲线进行拟合，得到幅值增益与频率的关系，进行幅值补偿；有效降低了信号通过带通滤波时造成了失真，因为通过带通滤波后，信号往往与原有信号存在一些误差，而这种补偿机制可以降低这种误差率。另外，通过设置低次谐波带通滤波单元，提取预处理信号中的2-5次谐波；第二控制单元，对低次谐波带通滤波单元幅频特性曲线进行拟合，得到幅值增益与频率的关系，进行幅值补偿；切比雪夫II型滤波单元，提取预处理信号中的6次及以上次谐波。也将谐波的影响降低了最低，使得最终通过带通滤波后的信号易用性更强，准确率更高。
附图说明
图1为本发明的实施例提供的宽带带通滤波器系统的系统结构示意图；
图2为本发明的实施例提供的宽带带通滤波方法的方法流程示意图；
图3为本发明的实施例提供的宽带带通滤波器系统及方法的噪声分布情况示意图；
图4为本发明的实施例提供的宽带带通滤波器系统及方法的频率响应示意图；
图5为本发明的实施例提供的宽带带通滤波器系统及方法的滤波后的信号与实际信号的误差值示意图；
图6为本发明的实施例提供的宽带带通滤波器系统及方法的滤波效率实验曲线示意图与现有技术的对比实验效果示意图；
图7位本发明的实施例提供的宽带带通滤波器系统及方法的噪声强度示意图；
图8为本发明的实施例提供的宽带带通滤波器系统及方法的滤波后的信号误差实验效果示意图与现有技术的对比实验效果示意图。
其中，1-现有技术的实验曲线；2-本发明的实验曲线。
具体实施方式
以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：
实施例1
如图1所示，宽带带通滤波器系统，所述系统包括：采样单元，用于采集原始信号；带通滤波单元，用于提取信号的基波信号；零相位滤波单元，用于接收第一带通滤波单元的输出信号，并对其进行二次滤波；第一控制单元，用于对基波滤波单元的幅频特性曲线进行拟合，得到幅值增益与频率的关系，进行幅值补偿；其特征在于，所述系统还包括：信号预处理单元；所述信号预处理单元设置于采样单元于带通滤波单元之间；所述信号预处理单元对原始信号进行预处理，得到预处理信号，将预处理信号发送给带通滤波单元；所述信号预处理单元对原始信号进行差分调频，所述差分调频是指将差分序列直接作为调制信号调频于载波之上形成调频信号；其中所述调频信号为：signal(t)＝Acos(sinω0t+cosB∫c(t)dt)，0≤t≤T；其中调制信号c(t)为：Acos(ω0t+B∫dt)；其中，T为s(t)的时间长度，ω0为中心频率，B为调制指数，xn为长度为N的差分序列，差分序列中的每个码元占用的调频时间为T0＝T/N，u(t)为阶跃函数；r(t)为斜坡函数，是u(t)的积分结果。
具体的，在采集到原始信号后，对原始信号进行预处理，预处理后的信号在进行带通滤波时，其基波信号更容易被提取，再对提取的基波信号进行信号幅值补偿，使得最终经过带通的信号准确率更高，同时进行带通滤波的效率更高。主要有两方面原因：其一，在进行带通滤波时，对采集到的信号进行预处理。预处理的过程中，对采集到的信号进行差分调频；差分调频是指将差分序列直接作为调制信号调频于载波之上形成调频信号。该调频信号因为通过差分调频，有效将一些噪声进行了滤除。同时，其信号的基波更容易被过滤出来。其二，在通过带通滤波得到基波后，对基波滤波单元的幅频特性曲线进行拟合，得到幅值增益与频率的关系，进行幅值补偿；有效降低了信号通过带通滤波时造成了失真，因为通过带通滤波后，信号往往与原有信号存在一些误差，而这种补偿机制可以降低这种误差率。另外，通过设置低次谐波带通滤波单元，提取预处理信号中的2-5次谐波；第二控制单元，对低次谐波带通滤波单元幅频特性曲线进行拟合，得到幅值增益与频率的关系，进行幅值补偿；切比雪夫II型滤波单元，提取预处理信号中的6次及以上次谐波。也将谐波的影响降低了最低，使得最终通过带通滤波后的信号易用性更强，准确率更高。
实施例2
在上一实施例的基础上，所述差分序列为：Sn+1＝cos(sinωarccos(Sn)),-1<Sn<1，当取参数取值Sn为＝0.65，给定第一个种子S0＝5，生成一个差分序列；在此基础上，再根据式：s(t)＝Acos(sinω0t+cosB∫c(t)dt)，其中，0≤t≤T的差分调频方式生成一个差分调频信号，其中参数T、ω0、B和N可根据实际通信速率、误码率和通信距离调整，取值为：信号时间长度T在2.0s～10.0s之间，中心频率ω0小于1000Hz，信号带宽B在60Hz～290Hz之间，差分序列长度N在75～4100之间。
具体的，如图3所示，通过噪声分布情况示意图可以看出，噪声分布的频率和幅度均集中于一定的范围。而通过图4宽带带通滤波器系统及方法的频率响应示意图可以看出，其有效信号的频率响应也集中于一定那位。但两者范围并不相交。因此，通过设置差分序列的中心频率，再对采集到的原始信号进行过滤，可以有效去除大部分噪声。
实施例3
在上一实施例的基础上，所述系统还包括：低次谐波带通滤波单元，用于提取预处理信号中的2-5次谐波；第二控制单元，用于对低次谐波带通滤波单元幅频特性曲线进行拟合，得到幅值增益与频率的关系，进行幅值补偿；切比雪夫II型滤波单元，用于提取预处理信号中的6次及以上次谐波。
如图5和图7所示。通过带通滤波后的信号与原有信号存在一定的误差。而通过对基波滤波单元的幅频特性曲线进行拟合，得到幅值增益与频率的关系，进行幅值补偿可以显著降低这种误差的产生。同时，图7所显示的噪声分布可以看出，通过带通滤波后的信号的噪声分布没有规律，因此可以通过谐波抑制的方式进行噪声去除。
实施例4
在上一实施例的基础上，所述第二控制单元与第一控制单元结构一致，或直接使用第一控制单元，控制参数根据具体要求需要修改；所述系统还包括：零相位滤波单元；所述零相位滤波单元包括现场可编程门阵列和控制单元，所述现场可编程门阵列采到实测信号后，存入一段缓存区内传送给控制单元，所述对预处理信号进行一次连续滤波，选取最新的多个点存入缓存区中，进行反转。
实施例5
在上一实施例的基础上，所述第一个种子以Δ＝4为步长，产生一系列种子，从而生成一系列差分调频信号；求取差分调频信号的互相关，优选出两两互相关值小于0.15的M个差分调频信号，组成了信号集合；M取值为512～4096，由于采用信号组合并行发送方式，需要确定组合信号的个数r，r的取值为1～10。
实施例6
一种宽带带通滤波方法，所述方法执行以下步骤：采样单元，采集原始信号；带通滤波单元，提取信号的基波信号；零相位滤波单元，接收第一带通滤波单元的输出信号，并对其进行二次滤波；第一控制单元，对基波滤波单元的幅频特性曲线进行拟合，得到幅值增益与频率的关系，进行幅值补偿；所述方法还执行以下步骤：在采样单元和带通滤波单元之间设置信号预处理单元；信号预处理单元对原始信号进行预处理，得到预处理信号，将预处理信号发送给带通滤波单元；所述信号预处理单元对原始信号进行差分调频，所述差分调频是指将差分序列直接作为调制信号调频于载波之上形成调频信号；其中所述调频信号为：signal(t)＝Acos(sinω0t+cosB∫c(t)dt)，0≤t≤T；其中调制信号c(t)为：Acos(ω0t+B∫dt)；其中，T为s(t)的时间长度，ω0为中心频率，B为调制指数，xn为长度为N的差分序列，差分序列中的每个码元占用的调频时间为T0＝T/N，u(t)为阶跃函数；r(t)为斜坡函数，是u(t)的积分结果。
具体的，滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要措施。是根据观察某一随机过程的结果，对另一与之有关的随机过程进行估计的概率理论与方法。
滤波一词起源于通信理论，它是从含有干扰的接收信号中提取有用信号的一种技术。“接收信号”相当于被观测的随机过程，“有用信号”相当于被估计的随机过程。例如用雷达跟踪飞机，测得的飞机位置的数据中，含有测量误差及其他随机干扰，如何利用这些数据尽可能准确地估计出飞机在每一时刻的位置、速度、加速度等，并预测飞机未来的位置，就是一个滤波与预测问题。这类问题在电子技术、航天科学、控制工程及其他科学技术部门中都是大量存在的。历史上最早考虑的是维纳滤波，后来R.E.卡尔曼和R.S.布西于20世纪60年代提出了卡尔曼滤波。现对一般的非线性滤波问题的研究相当活跃。
实施例7
在上一实施例的基础上，所述差分序列为：Sn+1＝cos(sinωarccos(Sn)),-1<Sn<1，当取参数取值Sn为＝0.65，给定第一个种子S0＝5，生成一个差分序列；在此基础上，再根据式：s(t)＝Acos(sinω0t+cosB∫c(t)dt)，其中，0≤t≤T的差分调频方式生成一个差分调频信号，其中参数T、ω0、B和N可根据实际通信速率、误码率和通信距离调整，取值为：信号时间长度T在2.0s～10.0s之间，中心频率ω0小于1000Hz，信号带宽B在60Hz～290Hz之间，差分序列长度N在75～4100之间。
实施例8
在上一实施例的基础上，所述方法还包括：依次设置低次谐波带通滤波单元，提取预处理信号中的2-5次谐波；第二控制单元，对低次谐波带通滤波单元幅频特性曲线进行拟合，得到幅值增益与频率的关系，进行幅值补偿；切比雪夫II型滤波单元，提取预处理信号中的6次及以上次谐波。
对于滤波器，增益幅度不为零的频率范围叫做通频带，简称通带，增益幅度为零的频率范围叫做阻带。例如对于LP，从-w1到w1之间，叫做LP的通带，其他频率部分叫做阻带。通带所表示的是能够通过滤波器而不会产生衰减的信号频率成分，阻带所表示的是被滤波器衰减掉的信号频率成分。通带内信号所获得的增益，叫做通带增益，阻带中信号所得到的衰减，叫做阻带衰减。在工程实际中，一般使用dB作为滤波器的幅度增益单位。
按照滤波是在一整段时间上进行或只是在某些采样点上进行，可分为连续时间滤波与离散时间滤波。前者的时间参数集T可取为实半轴【0,∞)或实轴(-∞,∞)；后者的T可取为非负整数集{0,1,2,…}或整数集{…，-2,-1，0,1,2,…}。设X＝{X,t∈T＝{Y,t∈T)有穷，即其中X为被估计过程，它不能被直接观测；Y为被观测过程，它包含了X的某些信息。用表示到时刻t为止的观测数据全体，如果能找到中诸元的一个函数？(),使其均方误差达到极小，就称为Xt的最优滤波；如果取极小值的范围限于线性函数，就称为Xt的线性最优滤波。可以证明,最优滤波与线性最优滤波都以概率1惟一存在。对于前者，悯t就是Xt关于σ()(生成的σ域)的条件期望，记作对于后者，若进一步设均值EXt呏EYt呏0,则悯t就是Xt在所张成的希尔伯特空间上的投影，记作如果(X,Y)是二维正态过程，则最优滤波与线性最优滤波是一致的。
为了应用和叙述的方便，有时还把上面的定义更细致地加以分类。设τ为一确定的实数或整数，且考虑被估计过程。按照τ＝0、τ>0、τ<0，分别称为最优滤波、(τ步)预测或外推、(τ步)平滑或内插，分别为对应的误差与均方误差，而统称这类问题为滤波问题。滤波问题的主要课题是研究对哪些类型的随机过程X和Y,可以并且如何用观测结果的某种解析表示式，或微分方程，或递推公式等形式,表达出并进而研究它们的种种性质。此外，上面所指的一维随机过程X、Y，都可以推广为多维随机过程。
实施例9
在上一实施例的基础上，所述第二控制单元与第一控制单元结构一致，或直接使用第一控制单元，控制参数根据具体要求需要修改；所述方法还包括：设置零相位滤波单元；所述零相位滤波单元包括现场可编程门阵列和控制单元，所述现场可编程门阵列采到实测信号后，存入一段缓存区内传送给控制单元，所述对预处理信号进行一次连续滤波，选取最新的多个点存入缓存区中，进行反转。
实施例10
在上一实施例的基础上，所述第一个种子以Δ＝4为步长，产生一系列种子，从而生成一系列差分调频信号；求取差分调频信号的互相关，优选出两两互相关值小于0.15的M个差分调频信号，组成了信号集合；M取值为512～4096，由于采用信号组合并行发送方式，需要确定组合信号的个数r，r的取值为1～10。
以上所述仅为本发明的一个实施例子，但不能以此限制本发明的范围，凡依据本发明所做的结构上的变化，只要不失本发明的要义所在，都应视为落入本发明保护范围之内受到制约。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.宽带带通滤波器系统，所述系统包括：采样单元，用于采集原始信号；带通滤波单元，用于提取信号的基波信号；零相位滤波单元，用于接收第一带通滤波单元的输出信号，并对其进行二次滤波；第一控制单元，用于对基波滤波单元的幅频特性曲线进行拟合，得到幅值增益与频率的关系，进行幅值补偿；其特征在于，所述系统还包括：信号预处理单元；所述信号预处理单元设置于采样单元于带通滤波单元之间；所述信号预处理单元对原始信号进行预处理，得到预处理信号，将预处理信号发送给带通滤波单元；所述信号预处理单元对原始信号进行差分调频，所述差分调频是指将差分序列直接作为调制信号调频于载波之上形成调频信号；其中所述调频信号为：signal(t)＝Acos(sinω0t+cosB∫c(t)dt)，0≤t≤T；其中调制信号c(t)为：Acos(ω0t+B∫dt)；其中，T为s(t)的时间长度，ω0为中心频率，B为调制指数，xn为长度为N的差分序列，差分序列中的每个码元占用的调频时间为T0＝T/N，u(t)为阶跃函数；r(t)为斜坡函数，是u(t)的积分结果。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述差分序列为：Sn+1＝cos(sinωarccos(Sn))，-1＜Sn＜1，当取参数取值Sn为＝0.65，给定第一个种子S0＝5，生成一个差分序列；在此基础上，再根据式：s(t)＝Acos(sinω0t+cosB∫c(t)dt)，其中，0≤t≤T的差分调频方式生成一个差分调频信号，其中参数T、ω0、B和N可根据实际通信速率、误码率和通信距离调整，取值为：信号时间长度T在2.0s～10.0s之间，中心频率ω0小于1000Hz，信号带宽B在60Hz～290Hz之间，差分序列长度N在75～4100之间。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：低次谐波带通滤波单元，用于提取预处理信号中的2-5次谐波；第二控制单元，用于对低次谐波带通滤波单元幅频特性曲线进行拟合，得到幅值增益与频率的关系，进行幅值补偿；切比雪夫II型滤波单元，用于提取预处理信号中的6次及以上次谐波。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二控制单元与第一控制单元结构一致，或直接使用第一控制单元，控制参数根据具体要求需要修改；所述系统还包括：零相位滤波单元；所述零相位滤波单元包括现场可编程门阵列和控制单元，所述现场可编程门阵列采到实测信号后，存入一段缓存区内传送给控制单元，所述对预处理信号进行一次连续滤波，选取最新的多个点存入缓存区中，进行反转。
5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一个种子以Δ＝4为步长，产生一系列种子，从而生成一系列差分调频信号；求取差分调频信号的互相关，优选出两两互相关值小于0.15的M个差分调频信号，组成了信号集合；M取值为512～4096，由于采用信号组合并行发送方式，需要确定组合信号的个数r，r的取值为1～10。
6.一种基于权利要求1至5之一所述宽带带通滤波器系统的宽带带通滤波方法，所述方法执行以下步骤：采样单元，采集原始信号；带通滤波单元，提取信号的基波信号；零相位滤波单元，接收第一带通滤波单元的输出信号，并对其进行二次滤波；第一控制单元，对基波滤波单元的幅频特性曲线进行拟合，得到幅值增益与频率的关系，进行幅值补偿；其特征在于，所述方法还执行以下步骤：在采样单元和带通滤波单元之间设置信号预处理单元；信号预处理单元对原始信号进行预处理，得到预处理信号，将预处理信号发送给带通滤波单元；所述信号预处理单元对原始信号进行差分调频，所述差分调频是指将差分序列直接作为调制信号调频于载波之上形成调频信号；其中所述调频信号为：signal(t)＝Acos(sinω0t+cosB∫c(t)dt)，0≤t≤T；其中调制信号c(t)为：Acos(ω0t+B∫dt)；其中，T为s(t)的时间长度，ω0为中心频率，B为调制指数，xn为长度为N的差分序列，差分序列中的每个码元占用的调频时间为T0＝T/N，u(t)为阶跃函数；r(t)为斜坡函数，是u(t)的积分结果。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述差分序列为：Sn+1＝cos(sinωarccos(Sn))，-1＜Sn＜1，当取参数取值Sn为＝0.65，给定第一个种子S0＝5，生成一个差分序列；在此基础上，再根据式：s(t)＝Acos(sinω0t+cosB∫c(t)dt)，其中，0≤t≤T的差分调频方式生成一个差分调频信号，其中参数T、ω0、B和N可根据实际通信速率、误码率和通信距离调整，取值为：信号时间长度T在2.0s～10.0s之间，中心频率ω0小于1000Hz，信号带宽B在60Hz～290Hz之间，差分序列长度N在75～4100之间。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：依次设置低次谐波带通滤波单元，提取预处理信号中的2-5次谐波；第二控制单元，对低次谐波带通滤波单元幅频特性曲线进行拟合，得到幅值增益与频率的关系，进行幅值补偿；切比雪夫II型滤波单元，提取预处理信号中的6次及以上次谐波。
9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二控制单元与第一控制单元结构一致，或直接使用第一控制单元，控制参数根据具体要求需要修改；所述方法还包括：设置零相位滤波单元；所述零相位滤波单元包括现场可编程门阵列和控制单元，所述现场可编程门阵列采到实测信号后，存入一段缓存区内传送给控制单元，所述对预处理信号进行一次连续滤波，选取最新的多个点存入缓存区中，进行反转。
10.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一个种子以Δ＝4为步长，产生一系列种子，从而生成一系列差分调频信号；求取差分调频信号的互相关，优选出两两互相关值小于0.15的M个差分调频信号，组成了信号集合；M取值为512～4096，由于采用信号组合并行发送方式，需要确定组合信号的个数r，r的取值为1～10。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115250153A (zh) * 2022-09-22 2022-10-28 湖南艾科诺维科技有限公司 一种自适应跟踪滤波的数字信道化方法及系统
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