自适应滤波器(E题)
【本科组】
一、任务
设计并制作一个自适应滤波器,用来滤除特定的干扰信号。自适应滤
波器工作频率为 10kHz~100kHz。其电路应用如图 1所示。
有用信
号源
A 加 移 自适应
法 相 输出
滤波器
器 C器 D E
干扰信
号源 B
图1 自适应滤波器电路应用示意图
图 1 中,有用信号源和干扰信号源为两个独立信号源,输出信号分别为信号 A和信号 B,且频率不相等。自适应滤波器根据干扰信号B的特征,采用干扰抵消等方法,滤除混合信号 D中的干扰信号 B,以恢复有用信号 A的波形,其输出为信号 E。
二、要求
1.基本要求
(1)设计一个加法器实现 C=A+B,其中有用信号 A和干扰信号 B峰
峰值均为 1~2V,频率范围为 10kHz~100kHz。预留便于测量的输入输出端口。
(2)设计一个移相器,在频率范围为10kHz~100kHz的各点频上,实
E – 1 / 3
现点频 0°~180°手动连续可变相移。移相器幅度放大倍数控制在
1±0.1,移相器的相频特性不做要求。预留便于测量的输入输出
端口。
(3)单独设计制作自适应滤波器,有两个输入端口,用于输入信号B
和 D。有一个输出端口,用于输出信号E。当信号 A、B为正弦信号,且频率差≥100Hz时,输出信号 E能够恢复信号 A的波形,
信号 E与 A的频率和幅度误差均小于 10%。滤波器对信号 B的幅度衰减小于 1%。预留便于测量的输入输出端口。
2.发挥部分
(1)当信号 A、B为正弦信号,且频率差≥10Hz时,自适应滤波器的输出信号 E能恢复信号 A的波形,信号 E与 A的频率和幅度误差均小于 10%。滤波器对信号 B的幅度衰减小于 1%。
(2)当 B信号分别为三角波和方波信号,且与 A信号的频率差大于等于 10Hz时,自适应滤波器的输出信号 E能恢复信号 A的波形,信号 E与 A的频率和幅度误差均小于 10%。滤波器对信号 B的幅度衰减小于 1%。
(3)尽量减小自适应滤波器电路的响应时间,提高滤除干扰信号的速
度,响应时间不大于 1秒。(4)其他。
三、说明
1.自适应滤波器电路应相对独立,除规定的 3 个端口外,不得与移相器等存在其他通信方式。
2.测试时,移相器信号相移角度可以在 0°~180°手动调节。
3.信号 E 中信号 B 的残余电压测试方法为:信号 A、B 按要求输入,滤波器正常工作后,关闭有用信号源使 UA=0,此时测得的输出为残余电压 UE。滤波器对信号 B的幅度衰减为 UE/UB。若滤波器不能恢复信号 A的波形,该指标不测量。
4.滤波器电路的响应时间测试方法为:在滤波器能够正常滤除信号 B
的情况下,关闭两个信号源。重新加入信号 B,用示波器观测 E信
号的电压,同时降低示波器水平扫描速度,使示波器能够观测1~2
秒 E信号包络幅度的变化。测量其从加入信号 B开始,至幅度衰减
1%的时间即为响应时间。若滤波器不能恢复信号 A 的波形,该指标
不测量。
E – 2 / 3
四、评分标准
项 目 主要内容 满分
系统方案 自适应滤波器总体方案设计 4
理论分析与计算 滤波器理论分析与计算 6
设 电路与程序设计 总体电路图 4
计 程序设计
报
测试方案与测试结 测试数据完整性 4
告 果 测试结果分析
设计报告结构及规 摘要
设计报告正文的结构 2
范性
图表的规范性
合计 20
基 完成(1) 6
本 完成(2) 24
要 完成(3) 20
求
合计 50
发 完成(1) 10
完成(2) 20
挥
完成(3) 15
部
其他 5
分
合计 50
总分 120
【本科组】
一、任务
设计并制作一个自适应滤波器,用来滤除特定的干扰信号。自适应滤
波器工作频率为 10kHz~100kHz。其电路应用如图 1所示。
有用信
号源
A 加 移 自适应
法 相 输出
滤波器
器 C器 D E
干扰信
号源 B
图1 自适应滤波器电路应用示意图
图 1 中,有用信号源和干扰信号源为两个独立信号源,输出信号分别为信号 A和信号 B,且频率不相等。自适应滤波器根据干扰信号B的特征,采用干扰抵消等方法,滤除混合信号 D中的干扰信号 B,以恢复有用信号 A的波形,其输出为信号 E。
二、要求
1.基本要求
(1)设计一个加法器实现 C=A+B,其中有用信号 A和干扰信号 B峰
峰值均为 1~2V,频率范围为 10kHz~100kHz。预留便于测量的输入输出端口。
(2)设计一个移相器,在频率范围为10kHz~100kHz的各点频上,实
E – 1 / 3
现点频 0°~180°手动连续可变相移。移相器幅度放大倍数控制在
1±0.1,移相器的相频特性不做要求。预留便于测量的输入输出
端口。
(3)单独设计制作自适应滤波器,有两个输入端口,用于输入信号B
和 D。有一个输出端口,用于输出信号E。当信号 A、B为正弦信号,且频率差≥100Hz时,输出信号 E能够恢复信号 A的波形,
信号 E与 A的频率和幅度误差均小于 10%。滤波器对信号 B的幅度衰减小于 1%。预留便于测量的输入输出端口。
2.发挥部分
(1)当信号 A、B为正弦信号,且频率差≥10Hz时,自适应滤波器的输出信号 E能恢复信号 A的波形,信号 E与 A的频率和幅度误差均小于 10%。滤波器对信号 B的幅度衰减小于 1%。
(2)当 B信号分别为三角波和方波信号,且与 A信号的频率差大于等于 10Hz时,自适应滤波器的输出信号 E能恢复信号 A的波形,信号 E与 A的频率和幅度误差均小于 10%。滤波器对信号 B的幅度衰减小于 1%。
(3)尽量减小自适应滤波器电路的响应时间,提高滤除干扰信号的速
度,响应时间不大于 1秒。(4)其他。
三、说明
1.自适应滤波器电路应相对独立,除规定的 3 个端口外,不得与移相器等存在其他通信方式。
2.测试时,移相器信号相移角度可以在 0°~180°手动调节。
3.信号 E 中信号 B 的残余电压测试方法为:信号 A、B 按要求输入,滤波器正常工作后,关闭有用信号源使 UA=0,此时测得的输出为残余电压 UE。滤波器对信号 B的幅度衰减为 UE/UB。若滤波器不能恢复信号 A的波形,该指标不测量。
4.滤波器电路的响应时间测试方法为:在滤波器能够正常滤除信号 B
的情况下,关闭两个信号源。重新加入信号 B,用示波器观测 E信
号的电压,同时降低示波器水平扫描速度,使示波器能够观测1~2
秒 E信号包络幅度的变化。测量其从加入信号 B开始,至幅度衰减
1%的时间即为响应时间。若滤波器不能恢复信号 A 的波形,该指标
不测量。
E – 2 / 3
四、评分标准
项 目 主要内容 满分
系统方案 自适应滤波器总体方案设计 4
理论分析与计算 滤波器理论分析与计算 6
设 电路与程序设计 总体电路图 4
计 程序设计
报
测试方案与测试结 测试数据完整性 4
告 果 测试结果分析
设计报告结构及规 摘要
设计报告正文的结构 2
范性
图表的规范性
合计 20
基 完成(1) 6
本 完成(2) 24
要 完成(3) 20
求
合计 50
发 完成(1) 10
完成(2) 20
挥
完成(3) 15
部
其他 5
分
合计 50
总分 120