在两个信号相乘之前或之后过滤?

信息处理 功率谱密度 过滤
2022-02-10 10:31:21

我有两个信号并想将它们相乘,例如电压和电流相乘以获得功率。结果(例如功率)应为过滤结果,例如查看平均值。

在乘法之前单独过滤(数字)每个信号还是在乘法之后过滤更好?

直观地说,我会说在乘法之前进行过滤更好,原因有以下三个:

  1. 更少的数值问题
  2. 乘法增加了两个信号的噪声,因此在乘法之前进行滤波可以提高 SNR
  3. 乘法会产生调制产物,如果您过滤掉一个您不想看到的频率,它也不会导致调制产物。

我是在正确的轨道上还是我忽略了什么?

相关:将两个噪声信号相乘后的 SNR

编辑 1:回答典型信号频谱的问题:想想像万用表这样的实验室级测量设备。它获取两个信号,这些信号可以是任何信号形状(在时域中),但受输入电路的频带限制以避免抗混叠。噪声通常是添加了一点 1/f 噪声的白噪声。SNR 通常为 10 分贝。

2个回答

个人规则:一般来说,在线性运算之前执行非线性运算会更好其背后的一个原因是,许多实际问题都与异常值或可疑行为有关,它们很容易被线性滤波器消除(并与其他信号变得模糊不清)。

让我重新表述。如果F一世表示过滤器,并且s一世信号,应该做F0*(s1.s2)或者(F1*s1)(F2*s2)? 如果没有更好地了解信号的频谱、噪声的性质和数值目标,我没有明确的答案。第二个显然更灵活,成为你可以玩两个过滤器。

如果结果是某种平均值,我会过滤产品,因为平均值是过滤,它与过滤相通。因此,如果噪声较低,您有更多机会在过滤产品后保留平均值。由于两个信号像+1,-1,+1,-1. 任何偶数长度的平均都会把它们变成0, 而他们的产品与平均 1 持平。

我不明白为什么你会遇到更少的数字问题。
噪声是“对数”添加的,但信号也是如此。但是,是的,调制可能很麻烦,但是两个具有零均值的余弦将被乘以一个非零均值信号,这就是您要测量的。

但在某些情况下,为了保持图像的对比度,同态滤波将乘积转换为和以分别过滤两个分量(参见“第二个显然更灵活”)。最后,您也可以在产品上使用非线性滤波器,以防出现复杂的噪声。可以在Is convolution distributive over multiplication 中找到有关操作顺序的相关问题?

一般来说,您需要先乘以低通滤波器。您还必须确保您的采样率足够高,这样乘法就不会产生混叠。

让我们看一个简单的例子:将 1kHz 信号馈入扬声器并测量电流和电压,以确定可能具有 100ms 时间常数的平均(热)功率。功率高度依赖于电流和电压之间的相位。乘法产生 2kHz 和 0Hz 的分量,其中 0Hz 的分量表示可以通过低通滤波提取的平均功率。

如果先进行低通滤波器,则在乘法之前从电流和电压中去除 1 kHz,这样平均功率将始终返回非常小或为零(不管实际功率是多少)