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新型锁相环优化阈值函数滤波

发布时间:2020/8/5 23:03:14 访问次数:2314

滤波器分为高通滤波器,低通滤波器,带阻滤波器,带通滤波器,而这四种滤波器就是我们常说的有源滤波电路。

高通滤波器:允许高频信号通过,将低频信号衰减。当信号处于低频段的时候我们的幅频特性如下。

微分电路,时间常数T是远远小于输入信号的脉冲宽度(这里我们还是用矩形波分析)积分电路的时间常数是大于我们的输入信号的脉冲宽度。

当我们的输入信号冲出的瞬间,由于电容两端电压不能突变,这时候我们把电容看成短路,说白了就是看成导线,这时候脉冲全部加到R2上面,VR2的电压最大。

微分电路,时间常数T是远远小于输入信号的脉冲宽度,电容开始充电,由于电容两端的电压不能马上突变,所以电容还在充电。当电容充电满之后,电容就成了开路状态(同时我们的Uout也是0),也就是断开了输入,我们知道这时候输入脉冲就会断开消失,而变成开路的结果就是没有电流流过R2,R2上面就没有电压,就是相当于输入端接地。

电压的输入极性,左边是正,右边是负,那么这个时候VR2的电压还是最大,只不过变成了最大的负电压。这个时候开始放电,同时电容两端的电压不能突变,那么这个时候,电压VR2还是最大,然后快速放电(由于时间T很小),放完之后,等待下一次的脉冲过来,同时我们的Uout还是0。

新的优化滤波方法,包括三个方面: 将静态小波变换(SWT)应用于滤波处理。利用SWT的平移不变性和冗余性来进行含噪信号的分解,这样不仅弥补了正交小波变换的不足,而且提高了滤波性能。 然后,提出了基于空域相关的优化阈值函数滤波算法。该算法把小波系数间的相关性应用于阈值滤波。它是在构造出基于空域相关的显著性函数和基于显著性函数的阈值滤波过程的基础上,提出了基于空域相关的优化阈值函数,并且把极小化广义交叉验证(GCV)得到均方差(MSE)意义下的最优阈值作用于该优化阈值函数。该滤波算法不仅实现了噪声的有效去除,而且信号的重要特征也保留完好;

引入了新型锁相环--正交锁相环(QPLL)。鉴于QPLL不仅具有锁定范围宽、入锁速度快、锁定后精度高的性能,而且还具有良好的抑制谐波、噪声的能力,以及对波形畸变不敏感等良好特性,所以QPLL的引入达到了信号锁定和优化滤波的目的,使优化滤波方法的设计更具新意,而且取得了更好的滤波效果。 为了验证优化滤波方法,由FPGA信号采集部分和LabVIEW软件滤波处理两个部分构成。通过传感器采集信号,经过A/D转换后送入FPGA。以FPGA为CPU控制A/D转换,并进行波形数据缓存,在接收到LabVIEW的命令后,将存储的数据送给串口。在LabVIEW中,从串口检测所需的波形数据,然后通过优化滤波方法将数据进行滤波处理,最后在前面板中把实验结果显示出来。 优化滤波方法不仅能实现优良的滤波功能,而且简单易行,是一种有效的滤波方法。

STM32L4P5和STM32L4Q5单片机,最高频率可达120MHz,凭借带有DSP和浮点单元(FPU)的ARM® Cortex®-M4内核扩展了STM32超低功耗产品系列及性能。

STM32L4P5系列MCU具有512KB ~ 1 MB Flash,具用48~169引脚的各类封装。STM32L4Q5具有1 MB Flash存储器,还提供了额外的硬件加密加速引擎(AES, HASH 和 PKA)。


STM32 RF 连接产品组合的补充,STM32WL 片上系统在同一芯片上集成了通用微控制器和 sub-GHz 无线控制单元。

STM32WL 微控制器以 Arm® Cortex®‐M4 内核架构为基础构建,支持多种调制模式(LoRa®、(G)FSK、(G)MSK 和 BPSK),能够以一种完全开放的方式确保采用 LoRaWAN® 或任何其它合适协议,以实现无线应用灵活性。

STM32WL 微控制器具有基于 Semtech SX126x 的 sub-GHz 无线电功能,可满足工业和消费物联网 (IoT) 中各种低功耗广域网 (LPWAN) 无线应用的需求。

嵌入式 sub-GHz 收发器支持 LoRaWAN® 无线协议栈,可按需提供。

创新型开放式架构针对 LoRaWAN® 传统/专有协议进行了优化,可实现灵活的资源使用和高效的电源管理,这有助于在降低 BOM 成本的同时提供更出色的用户体验。

STM32WL 系列采用与超低功耗 STM32L4 微控制器中实现的同种技术进行开发,为需要通过sub-GHz 收发器延长电池使用寿命和扩展 RF 距离的应用提供相似的数字和模拟外设。

为确保全球兼容性,STM32WL MCU 提供了双电源输出和宽泛线性频率范围,以满足任何无执照 RF 频谱的需求。

STM32WL 产品是 STM32 系列在 sub-GHz 无线连接领域的领军产品,兼具易用性和可靠性,同时可完美满足各种工业和消费类应用的需求。

(素材来源:21IC.如涉版权请联系删除。特别感谢)


滤波器分为高通滤波器,低通滤波器,带阻滤波器,带通滤波器,而这四种滤波器就是我们常说的有源滤波电路。

高通滤波器:允许高频信号通过,将低频信号衰减。当信号处于低频段的时候我们的幅频特性如下。

微分电路,时间常数T是远远小于输入信号的脉冲宽度(这里我们还是用矩形波分析)积分电路的时间常数是大于我们的输入信号的脉冲宽度。

当我们的输入信号冲出的瞬间,由于电容两端电压不能突变,这时候我们把电容看成短路,说白了就是看成导线,这时候脉冲全部加到R2上面,VR2的电压最大。

微分电路,时间常数T是远远小于输入信号的脉冲宽度,电容开始充电,由于电容两端的电压不能马上突变,所以电容还在充电。当电容充电满之后,电容就成了开路状态(同时我们的Uout也是0),也就是断开了输入,我们知道这时候输入脉冲就会断开消失,而变成开路的结果就是没有电流流过R2,R2上面就没有电压,就是相当于输入端接地。

电压的输入极性,左边是正,右边是负,那么这个时候VR2的电压还是最大,只不过变成了最大的负电压。这个时候开始放电,同时电容两端的电压不能突变,那么这个时候,电压VR2还是最大,然后快速放电(由于时间T很小),放完之后,等待下一次的脉冲过来,同时我们的Uout还是0。

新的优化滤波方法,包括三个方面: 将静态小波变换(SWT)应用于滤波处理。利用SWT的平移不变性和冗余性来进行含噪信号的分解,这样不仅弥补了正交小波变换的不足,而且提高了滤波性能。 然后,提出了基于空域相关的优化阈值函数滤波算法。该算法把小波系数间的相关性应用于阈值滤波。它是在构造出基于空域相关的显著性函数和基于显著性函数的阈值滤波过程的基础上,提出了基于空域相关的优化阈值函数,并且把极小化广义交叉验证(GCV)得到均方差(MSE)意义下的最优阈值作用于该优化阈值函数。该滤波算法不仅实现了噪声的有效去除,而且信号的重要特征也保留完好;

引入了新型锁相环--正交锁相环(QPLL)。鉴于QPLL不仅具有锁定范围宽、入锁速度快、锁定后精度高的性能,而且还具有良好的抑制谐波、噪声的能力,以及对波形畸变不敏感等良好特性,所以QPLL的引入达到了信号锁定和优化滤波的目的,使优化滤波方法的设计更具新意,而且取得了更好的滤波效果。 为了验证优化滤波方法,由FPGA信号采集部分和LabVIEW软件滤波处理两个部分构成。通过传感器采集信号,经过A/D转换后送入FPGA。以FPGA为CPU控制A/D转换,并进行波形数据缓存,在接收到LabVIEW的命令后,将存储的数据送给串口。在LabVIEW中,从串口检测所需的波形数据,然后通过优化滤波方法将数据进行滤波处理,最后在前面板中把实验结果显示出来。 优化滤波方法不仅能实现优良的滤波功能,而且简单易行,是一种有效的滤波方法。

STM32L4P5和STM32L4Q5单片机,最高频率可达120MHz,凭借带有DSP和浮点单元(FPU)的ARM® Cortex®-M4内核扩展了STM32超低功耗产品系列及性能。

STM32L4P5系列MCU具有512KB ~ 1 MB Flash,具用48~169引脚的各类封装。STM32L4Q5具有1 MB Flash存储器,还提供了额外的硬件加密加速引擎(AES, HASH 和 PKA)。


STM32 RF 连接产品组合的补充,STM32WL 片上系统在同一芯片上集成了通用微控制器和 sub-GHz 无线控制单元。

STM32WL 微控制器以 Arm® Cortex®‐M4 内核架构为基础构建,支持多种调制模式(LoRa®、(G)FSK、(G)MSK 和 BPSK),能够以一种完全开放的方式确保采用 LoRaWAN® 或任何其它合适协议,以实现无线应用灵活性。

STM32WL 微控制器具有基于 Semtech SX126x 的 sub-GHz 无线电功能,可满足工业和消费物联网 (IoT) 中各种低功耗广域网 (LPWAN) 无线应用的需求。

嵌入式 sub-GHz 收发器支持 LoRaWAN® 无线协议栈,可按需提供。

创新型开放式架构针对 LoRaWAN® 传统/专有协议进行了优化,可实现灵活的资源使用和高效的电源管理,这有助于在降低 BOM 成本的同时提供更出色的用户体验。

STM32WL 系列采用与超低功耗 STM32L4 微控制器中实现的同种技术进行开发,为需要通过sub-GHz 收发器延长电池使用寿命和扩展 RF 距离的应用提供相似的数字和模拟外设。

为确保全球兼容性,STM32WL MCU 提供了双电源输出和宽泛线性频率范围,以满足任何无执照 RF 频谱的需求。

STM32WL 产品是 STM32 系列在 sub-GHz 无线连接领域的领军产品,兼具易用性和可靠性,同时可完美满足各种工业和消费类应用的需求。

(素材来源:21IC.如涉版权请联系删除。特别感谢)


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