新型鎖相環(huán)優(yōu)化閾值函數(shù)濾波
發(fā)布時(shí)間:2020/8/5 23:03:14 訪問次數(shù):2318
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(hào)通過,將低頻信號(hào)衰減。當(dāng)信號(hào)處于低頻段的時(shí)候我們的幅頻特性如下。
微分電路,時(shí)間常數(shù)T是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輸入信號(hào)的脈沖寬度(這里我們還是用矩形波分析)積分電路的時(shí)間常數(shù)是大于我們的輸入信號(hào)的脈沖寬度。
當(dāng)我們的輸入信號(hào)沖出的瞬間,由于電容兩端電壓不能突變,這時(shí)候我們把電容看成短路,說白了就是看成導(dǎo)線,這時(shí)候脈沖全部加到R2上面,VR2的電壓最大。
微分電路,時(shí)間常數(shù)T是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輸入信號(hào)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(dāng)電容充電滿之后,電容就成了開路狀態(tài)(同時(shí)我們的Uout也是0),也就是斷開了輸入,我們知道這時(shí)候輸入脈沖就會(huì)斷開消失,而變成開路的結(jié)果就是沒有電流流過R2,R2上面就沒有電壓,就是相當(dāng)于輸入端接地。
電壓的輸入極性,左邊是正,右邊是負(fù),那么這個(gè)時(shí)候VR2的電壓還是最大,只不過變成了最大的負(fù)電壓。這個(gè)時(shí)候開始放電,同時(shí)電容兩端的電壓不能突變,那么這個(gè)時(shí)候,電壓VR2還是最大,然后快速放電(由于時(shí)間T很小),放完之后,等待下一次的脈沖過來,同時(shí)我們的Uout還是0。
新的優(yōu)化濾波方法,包括三個(gè)方面: 將靜態(tài)小波變換(SWT)應(yīng)用于濾波處理。利用SWT的平移不變性和冗余性來進(jìn)行含噪信號(hào)的分解,這樣不僅彌補(bǔ)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(guān)的優(yōu)化閾值函數(shù)濾波算法。該算法把小波系數(shù)間的相關(guān)性應(yīng)用于閾值濾波。它是在構(gòu)造出基于空域相關(guān)的顯著性函數(shù)和基于顯著性函數(shù)的閾值濾波過程的基礎(chǔ)上,提出了基于空域相關(guān)的優(yōu)化閾值函數(shù),并且把極小化廣義交叉驗(yàn)證(GCV)得到均方差(MSE)意義下的最優(yōu)閾值作用于該優(yōu)化閾值函數(shù)。該濾波算法不僅實(shí)現(xiàn)了噪聲的有效去除,而且信號(hào)的重要特征也保留完好;
引入了新型鎖相環(huán)--正交鎖相環(huán)(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(duì)波形畸變不敏感等良好特性,所以QPLL的引入達(dá)到了信號(hào)鎖定和優(yōu)化濾波的目的,使優(yōu)化濾波方法的設(shè)計(jì)更具新意,而且取得了更好的濾波效果。 為了驗(yàn)證優(yōu)化濾波方法,由FPGA信號(hào)采集部分和LabVIEW軟件濾波處理兩個(gè)部分構(gòu)成。通過傳感器采集信號(hào),經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送入FPGA。以FPGA為CPU控制A/D轉(zhuǎn)換,并進(jìn)行波形數(shù)據(jù)緩存,在接收到LabVIEW的命令后,將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)送給串口。在LabVIEW中,從串口檢測(cè)所需的波形數(shù)據(jù),然后通過優(yōu)化濾波方法將數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理,最后在前面板中把實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示出來。 優(yōu)化濾波方法不僅能實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的濾波功能,而且簡(jiǎn)單易行,是一種有效的濾波方法。
STM32L4P5和STM32L4Q5單片機(jī),最高頻率可達(dá)120MHz,憑借帶有DSP和浮點(diǎn)單元(FPU)的ARM® Cortex®-M4內(nèi)核擴(kuò)展了STM32超低功耗產(chǎn)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(chǔ)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(chǎn)品組合的補(bǔ)充,STM32WL 片上系統(tǒng)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(nèi)核架構(gòu)為基礎(chǔ)構(gòu)建,支持多種調(diào)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(xié)議,以實(shí)現(xiàn)無線應(yīng)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(yè)和消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 中各種低功耗廣域網(wǎng) (LPWAN) 無線應(yīng)用的需求。
嵌入式 sub-GHz 收發(fā)器支持 LoRaWAN® 無線協(xié)議棧,可按需提供。
創(chuàng)新型開放式架構(gòu)針對(duì) LoRaWAN® 傳統(tǒng)/專有協(xié)議進(jìn)行了優(yōu)化,可實(shí)現(xiàn)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(shí)提供更出色的用戶體驗(yàn)。
STM32WL 系列采用與超低功耗 STM32L4 微控制器中實(shí)現(xiàn)的同種技術(shù)進(jìn)行開發(fā),為需要通過sub-GHz 收發(fā)器延長(zhǎng)電池使用壽命和擴(kuò)展 RF 距離的應(yīng)用提供相似的數(shù)字和模擬外設(shè)。
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(zhí)照 RF 頻譜的需求。
STM32WL 產(chǎn)品是 STM32 系列在 sub-GHz 無線連接領(lǐng)域的領(lǐng)軍產(chǎn)品,兼具易用性和可靠性,同時(shí)可完美滿足各種工業(yè)和消費(fèi)類應(yīng)用的需求。
(素材來源:21IC.如涉版權(quán)請(qǐng)聯(lián)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(hào)通過,將低頻信號(hào)衰減。當(dāng)信號(hào)處于低頻段的時(shí)候我們的幅頻特性如下。
微分電路,時(shí)間常數(shù)T是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輸入信號(hào)的脈沖寬度(這里我們還是用矩形波分析)積分電路的時(shí)間常數(shù)是大于我們的輸入信號(hào)的脈沖寬度。
當(dāng)我們的輸入信號(hào)沖出的瞬間,由于電容兩端電壓不能突變,這時(shí)候我們把電容看成短路,說白了就是看成導(dǎo)線,這時(shí)候脈沖全部加到R2上面,VR2的電壓最大。
微分電路,時(shí)間常數(shù)T是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輸入信號(hào)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(dāng)電容充電滿之后,電容就成了開路狀態(tài)(同時(shí)我們的Uout也是0),也就是斷開了輸入,我們知道這時(shí)候輸入脈沖就會(huì)斷開消失,而變成開路的結(jié)果就是沒有電流流過R2,R2上面就沒有電壓,就是相當(dāng)于輸入端接地。
電壓的輸入極性,左邊是正,右邊是負(fù),那么這個(gè)時(shí)候VR2的電壓還是最大,只不過變成了最大的負(fù)電壓。這個(gè)時(shí)候開始放電,同時(shí)電容兩端的電壓不能突變,那么這個(gè)時(shí)候,電壓VR2還是最大,然后快速放電(由于時(shí)間T很。,放完之后,等待下一次的脈沖過來,同時(shí)我們的Uout還是0。
新的優(yōu)化濾波方法,包括三個(gè)方面: 將靜態(tài)小波變換(SWT)應(yīng)用于濾波處理。利用SWT的平移不變性和冗余性來進(jìn)行含噪信號(hào)的分解,這樣不僅彌補(bǔ)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(guān)的優(yōu)化閾值函數(shù)濾波算法。該算法把小波系數(shù)間的相關(guān)性應(yīng)用于閾值濾波。它是在構(gòu)造出基于空域相關(guān)的顯著性函數(shù)和基于顯著性函數(shù)的閾值濾波過程的基礎(chǔ)上,提出了基于空域相關(guān)的優(yōu)化閾值函數(shù),并且把極小化廣義交叉驗(yàn)證(GCV)得到均方差(MSE)意義下的最優(yōu)閾值作用于該優(yōu)化閾值函數(shù)。該濾波算法不僅實(shí)現(xiàn)了噪聲的有效去除,而且信號(hào)的重要特征也保留完好;
引入了新型鎖相環(huán)--正交鎖相環(huán)(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(duì)波形畸變不敏感等良好特性,所以QPLL的引入達(dá)到了信號(hào)鎖定和優(yōu)化濾波的目的,使優(yōu)化濾波方法的設(shè)計(jì)更具新意,而且取得了更好的濾波效果。 為了驗(yàn)證優(yōu)化濾波方法,由FPGA信號(hào)采集部分和LabVIEW軟件濾波處理兩個(gè)部分構(gòu)成。通過傳感器采集信號(hào),經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送入FPGA。以FPGA為CPU控制A/D轉(zhuǎn)換,并進(jìn)行波形數(shù)據(jù)緩存,在接收到LabVIEW的命令后,將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)送給串口。在LabVIEW中,從串口檢測(cè)所需的波形數(shù)據(jù),然后通過優(yōu)化濾波方法將數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理,最后在前面板中把實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示出來。 優(yōu)化濾波方法不僅能實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的濾波功能,而且簡(jiǎn)單易行,是一種有效的濾波方法。
STM32L4P5和STM32L4Q5單片機(jī),最高頻率可達(dá)120MHz,憑借帶有DSP和浮點(diǎn)單元(FPU)的ARM® Cortex®-M4內(nèi)核擴(kuò)展了STM32超低功耗產(chǎn)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(chǔ)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(chǎn)品組合的補(bǔ)充,STM32WL 片上系統(tǒng)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(nèi)核架構(gòu)為基礎(chǔ)構(gòu)建,支持多種調(diào)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(xié)議,以實(shí)現(xiàn)無線應(yīng)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(yè)和消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 中各種低功耗廣域網(wǎng) (LPWAN) 無線應(yīng)用的需求。
嵌入式 sub-GHz 收發(fā)器支持 LoRaWAN® 無線協(xié)議棧,可按需提供。
創(chuàng)新型開放式架構(gòu)針對(duì) LoRaWAN® 傳統(tǒng)/專有協(xié)議進(jìn)行了優(yōu)化,可實(shí)現(xiàn)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(shí)提供更出色的用戶體驗(yàn)。
STM32WL 系列采用與超低功耗 STM32L4 微控制器中實(shí)現(xiàn)的同種技術(shù)進(jìn)行開發(fā),為需要通過sub-GHz 收發(fā)器延長(zhǎng)電池使用壽命和擴(kuò)展 RF 距離的應(yīng)用提供相似的數(shù)字和模擬外設(shè)。
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(zhí)照 RF 頻譜的需求。
STM32WL 產(chǎn)品是 STM32 系列在 sub-GHz 無線連接領(lǐng)域的領(lǐng)軍產(chǎn)品,兼具易用性和可靠性,同時(shí)可完美滿足各種工業(yè)和消費(fèi)類應(yīng)用的需求。
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