力科示波器基础应用系列之四：数字滤波器软件包的应用

滤波器从定义上来说是输出增益和相位随输入信号频率变化而变化的电路或器件。这种频率灵敏度使其适合消除不想要的信号成分，或补偿信号内部部分频率相关失真。 力科数字滤波器软件包(DFP2)适用于力科WaveRunner系列以上的所有示波器，提供了多种可供选择的滤波器类型(无限脉冲响应或有限脉冲响应)或用户自定义设置数字滤波器参数，可以用来分析和测量波形，如下面的实例所述。

我们要介绍的第一种应用是消除信号中不想要的频谱成分。图1包含一个波形实例，其中由2 MHz方波及不想要的5 MHz正弦曲线成分组成。C2是这个信号的时域波形，F2是这个信号的频谱。通过应用带限为2.5MHz和5.5 MHz的带阻滤波器，不想要的5 MHz成分会衰减，在滤波器输出上显现2 MHz方波(F3)。滤波器输出的频谱(F5)显示了5 MHz的频率成分下降。

图1 使用带阻滤波器，从2 MHz方波中去掉5 MHz正弦曲线信号。

图2说明了使用高通滤波器从25 kHz脉宽调制信号中去掉60 Hz调制噪声。高通滤波器设置为衰减小于1 kHz的信号，从而去掉了60 Hz信号。

图2 使用高通滤波器去掉60 Hz调制噪声。

如果采集的信号有某种形状的的基线，如图3所示，那么可以使用低通滤波器分隔基线，然后从采集的波形中减去基线。在本例中，使用低通滤波器提取基线得到F1，然后从采集的信号中减去基线得到F2。

图3 通过分隔和减去采集波形的低频成分，消除基线波形

图4是我们最后一个用于频谱分隔实例，说明了在检测仿真器中如何使用低通滤波器。我们通过峰值检测和滤波从调幅信号中提取调制信息。绝对值函数执行全波峰值检测，DFP2提供了必要的低通滤波。 [p]

图4 使用峰值检测和滤波解调AM信号

下面的一组应用则是通过使用滤波器从噪声中恢复信号，控制通道带宽。 这种应用通常会出现在通信系统和回声量程系统中。

图5中采集的波形(C 2)是一个12.5 MHz阻尼正弦波，被噪声严重污染。通过使用带通滤波，可以明显改善信噪比。

注意，我们使用了快速傅立叶变换(FFT)来评估滤波操作的影响。F2显示了采集的信号的频谱，F4显示了滤波后的信号的频谱。我们使用带通滤波器，把采集的信号的带宽降低到16 MHz，从而消除位于滤波通带范围外的比较大的噪声成分。F3显示了恢复的信号。尽管平均函数可以产生更好的结果，但它要求多次采集，而这并不是总能实现的。

图5 使用带通滤波器，提高信噪比，从宽带噪声中恢复信号

最后一个实例评估了数字通信信号的带限滤波器，如图6所示。在这一测量中，我们评估了为北美数字蜂窝(NADC)波形选择的滤波器的影响。通过比较正常滤波的信号(Raised root cosine)与采用DFP滤波的未滤波波形，可以看出两者接近于完全匹配。用户可以改变滤波器类型，或调节参数，查看其它滤波器配置类型的影响。

通道2包含着没有滤波的NADC信号。通道3是采用正常Raised root cosine滤波器得到的同一信号。我们对F2应用DFP Raised root cosine滤波器，使用重叠的F3和F4，比较两个信号的差别。

图5 使用DFP2评估不同滤波器类型对NADC信号的影响