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基于iir濾波器的數(shù)字核脈沖信號(hào)高斯成形方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于IIR濾波器的數(shù)字核脈沖信號(hào)高斯成形方法，包括以下步驟：根據(jù)模擬高斯成形系統(tǒng)的頻率響應(yīng)的幅度譜，確定IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)指標(biāo)，即IIR數(shù)字濾波器的通帶截止頻率、阻帶截止頻率、通帶最大衰減、阻帶最小衰減；確定所需濾波器的類型（巴特沃斯濾波器、切比雪夫I型濾波器、切比雪夫II型濾波器、橢圓濾波器）；根據(jù)選擇的濾波器的類型以及設(shè)計(jì)指標(biāo)，在MATLAB中計(jì)算出對(duì)應(yīng)的IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)的系數(shù)，得到IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)；用IIR數(shù)字濾波器對(duì)數(shù)字核脈沖信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)字核脈沖信號(hào)的高斯成形。該方法在濾除噪聲的同時(shí)，用較低的階數(shù)將數(shù)字核脈沖信號(hào)成形為準(zhǔn)高斯信號(hào)，成形后的波形具有較好的準(zhǔn)高斯特性。
【專利說明】基于MR濾波器的數(shù)字核脈沖信號(hào)高斯成形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及放射性測(cè)量中數(shù)字核脈沖信號(hào)的高斯成形，尤其涉及一種基于無(wú)限沖激響應(yīng)(IIR)濾波器的數(shù)字核脈沖信號(hào)高斯成形方法。
【背景技術(shù)】
[0002]核能譜測(cè)量技術(shù)作為一種對(duì)物質(zhì)成分進(jìn)行分析的重要方法，由于準(zhǔn)確、靈敏、無(wú)損等特點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。在傳統(tǒng)的核能譜測(cè)量?jī)x器中，為了提高信噪比以及滿足后級(jí)電路對(duì)信號(hào)波形的需要，常用模擬Sallen-Key濾波器將模擬核脈沖信號(hào)濾波成形為準(zhǔn)高斯波形。由于數(shù)字濾波成形可避免模擬濾波器固有的溫度漂移、噪聲、電壓漂移等問題，數(shù)字濾波成形技術(shù)的研究引起了科研工作者的密切關(guān)注。基于IIR濾波器實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字核脈沖信號(hào)的濾波成形處理，在濾除噪聲的同時(shí)，可用較低的階數(shù)將數(shù)字核脈沖信號(hào)濾波成形為準(zhǔn)高斯信號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于公開一種基于IIR濾波器的數(shù)字核脈沖信號(hào)高斯成形方法，該方法克服了核脈沖信號(hào)模擬高斯成形的不足，在濾除噪聲的同時(shí)，用較低的階數(shù)將數(shù)字核脈沖信號(hào)濾波成形為準(zhǔn)高斯信號(hào)，解決了核脈沖的數(shù)字高斯成形需求。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，具體包括以下步驟:
根據(jù)模擬高斯成形系統(tǒng)的電路，得到系統(tǒng)電路輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的微分方程，將微分方程在時(shí)域中進(jìn)行求解，獲得模擬高斯成形系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)，對(duì)單位沖激響應(yīng)進(jìn)行傅里葉變換，得到模擬高斯成形系統(tǒng)的頻率響應(yīng)；
根據(jù)模擬高斯成形系統(tǒng)的頻率響應(yīng)的幅度譜，確定IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)指標(biāo)，即IIR數(shù)字濾波器的通帶截止頻率、阻帶截止頻率、通帶最大衰減、阻帶最小衰減；
確定所需濾波器的類型(巴特沃斯濾波器、切比雪夫I型濾波器、切比雪夫II型濾波器、橢圓濾波器)；
根據(jù)選擇的濾波器的類型以及設(shè)計(jì)指標(biāo)，在MATLAB中計(jì)算出對(duì)應(yīng)的IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)的系數(shù)，得到IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)；
用IIR數(shù)字濾波器對(duì)數(shù)字核脈沖信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)字核脈沖信號(hào)高斯成形。
[0005]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn):
有效克服模擬高斯成形系統(tǒng)的不足，用較低的階數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字核脈沖信號(hào)的濾波成形，成形后的波形具有較好的準(zhǔn)高斯特性。
[0006]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【專利附圖】

【附圖說明】[0007]附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
圖1是基于IIR濾波器的數(shù)字核脈沖信號(hào)高斯成形方法流程圖；
圖2是模擬高斯成形系統(tǒng)的電路原理圖；
圖3是模擬高斯成形系統(tǒng)頻率響應(yīng)的幅度譜；
圖4是實(shí)測(cè)核脈沖信號(hào)濾波成形后的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]容易理解，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，在不變更本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以提出本發(fā)明的多個(gè)結(jié)構(gòu)方式和制作方法。因此以下【具體實(shí)施方式】以及附圖僅是本發(fā)明的技術(shù)方案的具體說明，而不應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的全部或者視為本發(fā)明技術(shù)方案的限定或限制。
[0009]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0010]如圖1所示，為基于IIR濾波器的數(shù)字核脈沖信號(hào)高斯成形方法，該方法包括以下步驟:
步驟10根據(jù)模擬高斯成形系統(tǒng)的電路，得到系統(tǒng)電路輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的微分方程，在時(shí)域中推導(dǎo)出模擬高斯成形系統(tǒng)的沖激響應(yīng)，在對(duì)其進(jìn)行傅里葉變換，得到模擬高斯成形系統(tǒng)的頻率響應(yīng)，即模擬Sallen-Key濾波器的頻率響應(yīng)，包括如下步驟Al-Cl:
Al根據(jù)模擬Sallen-Key濾波器的電路原理圖(如圖2所示)，列出圖中輸入信號(hào)f(t)與輸出信號(hào)y(t)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為:
【權(quán)利要求】
1.基于IIR濾波器的數(shù)字核脈沖信號(hào)高斯成形方法，其特征在于，所述方法包括: (1)根據(jù)模擬高斯成形系統(tǒng)的電路，得到系統(tǒng)電路輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的微分方程，在時(shí)域中求解出模擬高斯成形系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)，對(duì)單位沖激響應(yīng)進(jìn)行傅里葉變換，推導(dǎo)出模擬高斯成形系統(tǒng)的頻率響應(yīng)； (2)根據(jù)模擬高斯成形系統(tǒng)的頻率響應(yīng)的幅度譜，確定IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)指標(biāo)，SPIIR數(shù)字濾波器的通帶截止頻率、阻帶截止頻率、通帶最大衰減、阻帶最小衰減； (3)確定所需濾波器的類型(巴特沃斯濾波器、切比雪夫I型濾波器、切比雪夫II型濾波器、橢圓濾波器)； (4)根據(jù)選擇的濾波器的類型以及設(shè)計(jì)指標(biāo)，在MATLAB中計(jì)算出對(duì)應(yīng)的IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)的系數(shù)，得到IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)； (5)用IIR數(shù)字濾波器對(duì)數(shù)字核脈沖信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)字核脈沖信號(hào)高斯成形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IIR濾波器的數(shù)字核脈沖信號(hào)高斯成形方法，其特征在于，所述(3)確定所需濾波器的類型，可以選擇巴特沃斯濾波器、切比雪夫I型濾波器、切比雪夫II型濾波器或橢圓濾波器，不同類型的濾波器，其幅頻響應(yīng)具有不同的特點(diǎn)，巴特沃斯濾波器的幅頻響應(yīng)在通帶內(nèi)具有最大平坦的特性，并且在通帶和阻帶內(nèi)，隨著頻率的增加而單調(diào)地下降；切比雪夫I型濾波器的幅頻響應(yīng)在通帶內(nèi)等波紋變化，阻帶內(nèi)單調(diào)下降；切比雪夫II型濾波器的幅頻響應(yīng)在通帶內(nèi)單調(diào)下降，阻帶內(nèi)有等波紋變化；橢圓濾波器的幅頻響應(yīng)在通帶和阻帶內(nèi)均為等波紋的，選擇不同類型的濾波器，推導(dǎo)出的IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)不同，但都可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字核脈沖信號(hào)的濾波成形。
【文檔編號(hào)】G01T1/36GK103777228SQ201410066240
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】葛青, 葛良全, 羅耀耀 申請(qǐng)人:成都理工大學(xué)