匹配濾波器

濾波器輸出端的信號(hào)瞬時(shí)功率與噪聲平均功率的比值最大的線性濾波器。其濾波器的傳遞函數(shù)形式是信號(hào)頻譜的共軛。

因此匹配濾波器對(duì)信號(hào)做兩種處理:

一、濾波器的相頻特性與信號(hào)相頻特性共軛，使得輸出信號(hào)所有頻率分量都在輸出端同相疊加而形成峰值。

二、按照信號(hào)的幅頻特性對(duì)輸入波形進(jìn)行加權(quán)，以便最有效地接收信號(hào)能量而抑制干擾的輸出功率。

即當(dāng)信號(hào)與噪聲同時(shí)進(jìn)入濾波器時(shí)，它使信號(hào)成分在某一瞬間出現(xiàn)尖峰值，而噪聲成分受到抑制。

匹配濾波器廣泛用于雷達(dá)、聲納和通信。其作用是:

一、提高信噪比。毫不夸張地說，任何電子系統(tǒng)都有匹配濾波或近似匹配濾波的環(huán)節(jié)，目的是提高信噪比。

二、對(duì)于大時(shí)間帶寬積信號(hào)，匹配濾波等效于脈沖壓縮。因此可以提高雷達(dá)或聲納的距離分辨率和距離測(cè)量精度。在擴(kuò)頻通信中，可以實(shí)現(xiàn)解擴(kuò)。

匹配濾波器廣泛用于雷達(dá)、聲納和通信。

對(duì)于大事件帶寬積信號(hào)，匹配濾波器等效于脈沖壓縮。因此可以提高雷達(dá)或聲納的距離分辨率和距離測(cè)量精度。在擴(kuò)頻通信中，可以實(shí)現(xiàn)解擴(kuò)。

實(shí)際系統(tǒng)中的匹配濾波器的確都存在一定程度的失配。比如在雷達(dá)系統(tǒng)中，由于目標(biāo)反射的調(diào)制作用，目標(biāo)的回波不僅在包絡(luò)上會(huì)出現(xiàn)調(diào)制(低頻調(diào)制)，而且由于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)會(huì)帶來多普勒調(diào)制，使回波信號(hào)附加一個(gè)多普勒頻移。匹配濾波器一定程度的失配使濾波性能損失一點(diǎn)，但這并不妨礙匹配濾波器的使用。在通信系統(tǒng)中引起匹配濾波器失配的主要原因就是信道衰減，這種衰減可能對(duì)不同頻率成分的信號(hào)衰減程度不一樣，就像雷達(dá)目標(biāo)回波中的包絡(luò)一樣會(huì)出現(xiàn)低頻調(diào)制，但這種調(diào)制帶來的影響比目標(biāo)回波的多普勒頻移要小得多。因此，理論上通信系統(tǒng)中的匹配濾波效果比雷達(dá)系統(tǒng)的更好。

在數(shù)字信號(hào)接收中，濾波器的作用有兩個(gè)方面:

第一是使濾波器輸出有用信號(hào)成分盡可能強(qiáng);

第二是抑制信號(hào)帶外噪聲，使濾波器輸出噪聲成分盡可能小，減小噪聲對(duì)信號(hào)判決的影響。

通常對(duì)最佳線性濾波器的設(shè)計(jì)有兩種準(zhǔn)則:

一種是使濾波器輸出的信號(hào)波形與發(fā)送信號(hào)波形之間的均方誤差最小，由此而導(dǎo)出的最佳線性濾波器稱為維納濾波器;

另一種是使濾波器輸出信噪比在某一特定時(shí)刻達(dá)到最大，由此而導(dǎo)出的最佳線性濾波器稱為匹配濾波器。

在數(shù)字通信后者，匹配濾波器具有更廣泛的應(yīng)用。

迄今已經(jīng)研制成功了許多聲表面波器件，如表面波帶通濾波器、延遲線、匹配濾波器、溫度傳感器、振蕩器和表面波卷積器等:由于聲表面波器件具有小型、可靠性高、一致性好、多功能以及設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)，所以它在雷達(dá)、通信、空中交通管制、電子戰(zhàn)f 微波中繼、聲納以及電視中已經(jīng)或正在得到廣泛的應(yīng)用。在其應(yīng)用的智能電網(wǎng)，室外電纜接頭，干式變壓器、箱式變電站、高壓母線接頭等均可運(yùn)用其原理實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。