新型鎖相環優化閾值函數濾波
發布時間:2020/8/5 23:03:14 訪問次數:2295
濾波器分為高通濾波器,低通濾波器,帶阻濾波器,帶通濾波器,而這四種濾波器就是我們常說的有源濾波電路。
高通濾波器:允許高頻信號通過,將低頻信號衰減。當信號處于低頻段的時候我們的幅頻特性如下。
微分電路,時間常數T是遠遠小于輸入信號的脈沖寬度(這里我們還是用矩形波分析)積分電路的時間常數是大于我們的輸入信號的脈沖寬度。
當我們的輸入信號沖出的瞬間,由于電容兩端電壓不能突變,這時候我們把電容看成短路,說白了就是看成導線,這時候脈沖全部加到R2上面,VR2的電壓最大。
微分電路,時間常數T是遠遠小于輸入信號的脈沖寬度,電容開始充電,由于電容兩端的電壓不能馬上突變,所以電容還在充電。當電容充電滿之后,電容就成了開路狀態(同時我們的Uout也是0),也就是斷開了輸入,我們知道這時候輸入脈沖就會斷開消失,而變成開路的結果就是沒有電流流過R2,R2上面就沒有電壓,就是相當于輸入端接地。
電壓的輸入極性,左邊是正,右邊是負,那么這個時候VR2的電壓還是最大,只不過變成了最大的負電壓。這個時候開始放電,同時電容兩端的電壓不能突變,那么這個時候,電壓VR2還是最大,然后快速放電(由于時間T很小),放完之后,等待下一次的脈沖過來,同時我們的Uout還是0。
新的優化濾波方法,包括三個方面: 將靜態小波變換(SWT)應用于濾波處理。利用SWT的平移不變性和冗余性來進行含噪信號的分解,這樣不僅彌補了正交小波變換的不足,而且提高了濾波性能。 然后,提出了基于空域相關的優化閾值函數濾波算法。該算法把小波系數間的相關性應用于閾值濾波。它是在構造出基于空域相關的顯著性函數和基于顯著性函數的閾值濾波過程的基礎上,提出了基于空域相關的優化閾值函數,并且把極小化廣義交叉驗證(GCV)得到均方差(MSE)意義下的最優閾值作用于該優化閾值函數。該濾波算法不僅實現了噪聲的有效去除,而且信號的重要特征也保留完好;
引入了新型鎖相環--正交鎖相環(QPLL)。鑒于QPLL不僅具有鎖定范圍寬、入鎖速度快、鎖定后精度高的性能,而且還具有良好的抑制諧波、噪聲的能力,以及對波形畸變不敏感等良好特性,所以QPLL的引入達到了信號鎖定和優化濾波的目的,使優化濾波方法的設計更具新意,而且取得了更好的濾波效果。 為了驗證優化濾波方法,由FPGA信號采集部分和LabVIEW軟件濾波處理兩個部分構成。通過傳感器采集信號,經過A/D轉換后送入FPGA。以FPGA為CPU控制A/D轉換,并進行波形數據緩存,在接收到LabVIEW的命令后,將存儲的數據送給串口。在LabVIEW中,從串口檢測所需的波形數據,然后通過優化濾波方法將數據進行濾波處理,最后在前面板中把實驗結果顯示出來。 優化濾波方法不僅能實現優良的濾波功能,而且簡單易行,是一種有效的濾波方法。
STM32L4P5和STM32L4Q5單片機,最高頻率可達120MHz,憑借帶有DSP和浮點單元(FPU)的ARM® Cortex®-M4內核擴展了STM32超低功耗產品系列及性能。
STM32L4P5系列MCU具有512KB ~ 1 MB Flash,具用48~169引腳的各類封裝。STM32L4Q5具有1 MB Flash存儲器,還提供了額外的硬件加密加速引擎(AES, HASH 和 PKA)。
STM32 RF 連接產品組合的補充,STM32WL 片上系統在同一芯片上集成了通用微控制器和 sub-GHz 無線控制單元。
STM32WL 微控制器以 Arm® Cortex®‐M4 內核架構為基礎構建,支持多種調制模式(LoRa®、(G)FSK、(G)MSK 和 BPSK),能夠以一種完全開放的方式確保采用 LoRaWAN® 或任何其它合適協議,以實現無線應用靈活性。
STM32WL 微控制器具有基于 Semtech SX126x 的 sub-GHz 無線電功能,可滿足工業和消費物聯網 (IoT) 中各種低功耗廣域網 (LPWAN) 無線應用的需求。
嵌入式 sub-GHz 收發器支持 LoRaWAN® 無線協議棧,可按需提供。
創新型開放式架構針對 LoRaWAN® 傳統/專有協議進行了優化,可實現靈活的資源使用和高效的電源管理,這有助于在降低 BOM 成本的同時提供更出色的用戶體驗。
STM32WL 系列采用與超低功耗 STM32L4 微控制器中實現的同種技術進行開發,為需要通過sub-GHz 收發器延長電池使用壽命和擴展 RF 距離的應用提供相似的數字和模擬外設。
為確保全球兼容性,STM32WL MCU 提供了雙電源輸出和寬泛線性頻率范圍,以滿足任何無執照 RF 頻譜的需求。
STM32WL 產品是 STM32 系列在 sub-GHz 無線連接領域的領軍產品,兼具易用性和可靠性,同時可完美滿足各種工業和消費類應用的需求。
(素材來源:21IC.如涉版權請聯系刪除。特別感謝)
濾波器分為高通濾波器,低通濾波器,帶阻濾波器,帶通濾波器,而這四種濾波器就是我們常說的有源濾波電路。
高通濾波器:允許高頻信號通過,將低頻信號衰減。當信號處于低頻段的時候我們的幅頻特性如下。
微分電路,時間常數T是遠遠小于輸入信號的脈沖寬度(這里我們還是用矩形波分析)積分電路的時間常數是大于我們的輸入信號的脈沖寬度。
當我們的輸入信號沖出的瞬間,由于電容兩端電壓不能突變,這時候我們把電容看成短路,說白了就是看成導線,這時候脈沖全部加到R2上面,VR2的電壓最大。
微分電路,時間常數T是遠遠小于輸入信號的脈沖寬度,電容開始充電,由于電容兩端的電壓不能馬上突變,所以電容還在充電。當電容充電滿之后,電容就成了開路狀態(同時我們的Uout也是0),也就是斷開了輸入,我們知道這時候輸入脈沖就會斷開消失,而變成開路的結果就是沒有電流流過R2,R2上面就沒有電壓,就是相當于輸入端接地。
電壓的輸入極性,左邊是正,右邊是負,那么這個時候VR2的電壓還是最大,只不過變成了最大的負電壓。這個時候開始放電,同時電容兩端的電壓不能突變,那么這個時候,電壓VR2還是最大,然后快速放電(由于時間T很小),放完之后,等待下一次的脈沖過來,同時我們的Uout還是0。
新的優化濾波方法,包括三個方面: 將靜態小波變換(SWT)應用于濾波處理。利用SWT的平移不變性和冗余性來進行含噪信號的分解,這樣不僅彌補了正交小波變換的不足,而且提高了濾波性能。 然后,提出了基于空域相關的優化閾值函數濾波算法。該算法把小波系數間的相關性應用于閾值濾波。它是在構造出基于空域相關的顯著性函數和基于顯著性函數的閾值濾波過程的基礎上,提出了基于空域相關的優化閾值函數,并且把極小化廣義交叉驗證(GCV)得到均方差(MSE)意義下的最優閾值作用于該優化閾值函數。該濾波算法不僅實現了噪聲的有效去除,而且信號的重要特征也保留完好;
引入了新型鎖相環--正交鎖相環(QPLL)。鑒于QPLL不僅具有鎖定范圍寬、入鎖速度快、鎖定后精度高的性能,而且還具有良好的抑制諧波、噪聲的能力,以及對波形畸變不敏感等良好特性,所以QPLL的引入達到了信號鎖定和優化濾波的目的,使優化濾波方法的設計更具新意,而且取得了更好的濾波效果。 為了驗證優化濾波方法,由FPGA信號采集部分和LabVIEW軟件濾波處理兩個部分構成。通過傳感器采集信號,經過A/D轉換后送入FPGA。以FPGA為CPU控制A/D轉換,并進行波形數據緩存,在接收到LabVIEW的命令后,將存儲的數據送給串口。在LabVIEW中,從串口檢測所需的波形數據,然后通過優化濾波方法將數據進行濾波處理,最后在前面板中把實驗結果顯示出來。 優化濾波方法不僅能實現優良的濾波功能,而且簡單易行,是一種有效的濾波方法。
STM32L4P5和STM32L4Q5單片機,最高頻率可達120MHz,憑借帶有DSP和浮點單元(FPU)的ARM® Cortex®-M4內核擴展了STM32超低功耗產品系列及性能。
STM32L4P5系列MCU具有512KB ~ 1 MB Flash,具用48~169引腳的各類封裝。STM32L4Q5具有1 MB Flash存儲器,還提供了額外的硬件加密加速引擎(AES, HASH 和 PKA)。
STM32 RF 連接產品組合的補充,STM32WL 片上系統在同一芯片上集成了通用微控制器和 sub-GHz 無線控制單元。
STM32WL 微控制器以 Arm® Cortex®‐M4 內核架構為基礎構建,支持多種調制模式(LoRa®、(G)FSK、(G)MSK 和 BPSK),能夠以一種完全開放的方式確保采用 LoRaWAN® 或任何其它合適協議,以實現無線應用靈活性。
STM32WL 微控制器具有基于 Semtech SX126x 的 sub-GHz 無線電功能,可滿足工業和消費物聯網 (IoT) 中各種低功耗廣域網 (LPWAN) 無線應用的需求。
嵌入式 sub-GHz 收發器支持 LoRaWAN® 無線協議棧,可按需提供。
創新型開放式架構針對 LoRaWAN® 傳統/專有協議進行了優化,可實現靈活的資源使用和高效的電源管理,這有助于在降低 BOM 成本的同時提供更出色的用戶體驗。
STM32WL 系列采用與超低功耗 STM32L4 微控制器中實現的同種技術進行開發,為需要通過sub-GHz 收發器延長電池使用壽命和擴展 RF 距離的應用提供相似的數字和模擬外設。
為確保全球兼容性,STM32WL MCU 提供了雙電源輸出和寬泛線性頻率范圍,以滿足任何無執照 RF 頻譜的需求。
STM32WL 產品是 STM32 系列在 sub-GHz 無線連接領域的領軍產品,兼具易用性和可靠性,同時可完美滿足各種工業和消費類應用的需求。
(素材來源:21IC.如涉版權請聯系刪除。特別感謝)
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