全相位频响屏蔽滤波理论与应用研究

基本信息
批准号:61271069
项目类别:面上项目
资助金额:70.00
负责人:吕卫
学科分类:
依托单位:天津大学
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:黄翔东,吕西午,赵阳,崔海涛,杨博菲,翟兴培,张小佩
关键词:
滤波器频率响应屏蔽陷波全相位数字滤波
结项摘要

With the rapid development of new electronic information technologies such as software-defined radio, cognitive radio, etc., filter Frequency Response Masking (FRM) obtains increasingly wide applications because of its advantages in digital filtering such as high-efficiency, high-performance. However, the current FRM techniques have prominent problems, such as the low speed of coefficient optimization , and low flexibility of function configuration, etc.. These problems are urgent to be solved by introducing a new filtering theory. In this project, we introduce the all-phase Digital Filtering Theory to the design of FRM filters, which is a novel and promising scheme to overcome the defects of current FRM techniques. Future work to improve the performance of FRM filters lies in the following 5 aspects: (1)Construct all-phase FRM notch filter to achieve the structure, and derive its attenuation characteristics; (2)Design the coefficient optimization algorithm of all phase FRM notch filter, and deduce the theoretical properties of its frequency response; (3)Research on all-phase half-band filtering and multi-rate signal processing based on FRM; (4)Design and achieve rapid reconfiguration strategy of FRM filter in functional principle level; (5)Implement and verify the theoretical all-phase FRM filters on hardware designs. In short, the project aims to build and improve a whole all-phase FRM filter system in different levels from theoretical analysis, program design, principle verification in simulation to hardware implementation. It is expected that the achievements of the project will promote the researches in many advanced applied areas significantly.

随着软件无线电、认知无线电等新型电子信息技术的迅猛发展,滤波器频率响应屏蔽(FRM)因其具备高效率、高性能的数字滤波优势而获得越来越广泛的应用。然而现有FRM技术存在系数优化速度慢、功能更新配置不灵活等突出问题,迫切需要引入新的滤波理论给予解决。本课题提出引入全相位数字滤波理论来克服现有FRM技术的缺陷,将在以下5个方面改善现有FRM滤波性能:(1)构造新型全相位FRM陷波器实现结构,并推导FRM陷波器的衰减特性;(2)设计全相位FRM滤波器的系数优化算法,并推导其频率响应的理论特性;(3)研究基于FRM的全相位半带滤波与多采样率信号处理;(4)在功能原理级设计并实现FRM滤波器的快速重配置策略;(5)完成全相位FRM滤波器的硬件实现与验证。总之,本课题意图在理论分析、方案设计、原理仿真验证、原理硬件验证等多个层次上,构筑并完善全相位FRM滤波理论体系,大力推动更多先进应用领域的研究进展。

项目摘要

以较少的滤波资源实现高性能的预期滤波效果,是通信、雷达等领域迫切需要解决的问题。滤波器频率响应屏蔽(FRM)因其具备高效率、高性能的数字滤波优势而获得越来越广泛的应用。然而现有FRM技术存在系数优化速度慢、功能更新配置不灵活等突出问题,迫切需要引入新的滤波理论给予解决。本课题提出引入全相位数字滤波理论来克服现有FRM技术的缺陷,在以下5项研究内容上有所进展:(1)构造新型全相位FRM陷波器实现结构,并推导FRM陷波器的衰减特性;(2)设计全相位FRM滤波器的系数优化算法,并推导其频率响应的理论特性;(3)研究基于FRM的全相位半带滤波与多采样率信号处理;(4)在功能原理级设计并实现FRM滤波器的快速重配置策略;(5)完成全相位FRM滤波器的硬件实现与验证。其中,课题组的突出成果是:(1)推导出了低通、高通、带通、陷波等传输特性的全相位滤波器系数的解析表达式,绕开了现有依靠最优化方法配置系数的复杂做法,使FRM快速配置成为可能;(2)将FRM滤波应用于DMZI光纤振动信号滤波、心电滤波等工程领域,从而在理论和实践两个层次均验证了全相位FRM滤波性能。本课题在理论分析、方案设计、原理仿真验证、原理硬件验证等多个层次上,构筑并完善全相位FRM滤波理论体系,为通信、雷达等相关应用领域提供了前沿的理论支撑。本课题研究成果共发表学术论文14篇(原计划为6篇),其中SCI论文4篇(原计划为2篇),EI检索论文4篇(原计划4篇)申请发明专利13项(原计划为3项),远超预期。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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