模拟滤波器的幅度和相位补偿

信息处理 有限脉冲响应 数字滤波器 模拟 电信号
2022-01-31 23:40:45

我的模拟滤波器执行非常需要的抗混叠和输入保护。不幸的是,滤波器在频率上增加了增益/相位的不希望的变化。例如,这是一个跨频率幅度纹波的示例:通带纹波示例

我的目标是拥有一个平坦的通带。但是,如您所见,通带并不平坦。是否有可能设计一个数字滤波器来消除通带中的纹波,甚至可能纠正将一直发生到阻带的滚降?

谢谢你,

伊森

2个回答

是否可以设计一个数字滤波器来消除通带中的纹波

是的,但这很困难,而且还取决于特定的过滤器和您的应用程序的确切要求。

通常,这可以通过使用逆滤波器作为目标,使用最小二乘误差优化方法设计 FIR 滤波器的 IIR 和 IIR 来完成。棘手的部分是制定错误标准,以在通带平坦度、因果关系、相位或群延迟失真、滤波器复杂性、延迟等之间取得最佳平衡。

此外,IIR 滤波器的最小二乘法是一个众所周知的数学(和数值)难题,并且通常需要一些“智能”搜索算法。

如果您的原始过滤器是最小相位,它会有所帮助。这意味着它是逆存在的,也是最小相位,所以你可以用它作为起点。

是否可以设计一个数字滤波器来消除通带中的纹波,

对,但是。

除了 Hilmar 提到的困难之外,仅与寻找滤波器有关,如果您尝试这样做,您会发现真正的模拟滤波器也会因部件而异,并且会因温度、老化等而变化。

因此,如果您的需求很关键,并且您正在为生产进行设计,您会发现您的某些系统有时会很好地工作(当过滤器与您的设计相匹配时,由于部件变化和环境因素),但是您的任何系统都不会一直工作。

您可以通过在模拟滤波器中选择更精确的组件来解决这个问题,但这很昂贵,并且会带来供应链困难。事实上,这个领域的总体趋势是加快采样速度,使用“更宽松”的模拟滤波器,并可能在内部对信号进行下采样之前将非常好的抗混叠滤波器放入数字领域。

甚至可能纠正一直到阻带的滚降?

可能不是。通常,模数转换过程会引入量化噪声,它是频谱平坦的。在信号严重衰减时尝试重建信号意味着将噪声与信号一起放大——你最终会得到大量的高频噪声,这些噪声会掩盖你的高频信号。