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微弱信号检测技术
实验二 相关器的抗噪声特性与时间常数的影响
一、目的要求
了解相关器的等效噪声带宽
测量积分时间常数对相关器抑制噪声性能的影响
二、基本原理
相关器的传输特性表现为梳状滤波器特性,如下图所示:
其等效噪声带宽与积分时间常数Tc成反比,其中,基波附近的等效
Δ
而全频率范围内的总等效噪声带宽为:
Δ
等效噪声带宽越窄,则相关器抑制噪声的能力越强,即,较大的积分时间常数Tc对应较强的抑制噪声能力。通常,二次谐波输出被抑制到1%以下,即可视为
实验步骤与内容
1.积分时间常数对相关器传输特性的影响。
利用实验一所编写的程序,自行设定参数,频率间隔设定为参考频率的0.05倍,绘制相关器的传输特性曲线。要求选择3种不同的积分时间常数Tc
(1)使二次谐波输出大于基波输出的1%;
(2)使二次谐波输出约等于基波输出的1%;
(3)使二次谐波输出小于基波输出的1%。
将3种情况下的传输特性曲线绘制在同一坐标系内,粘贴在如下图框中:
不同积分时间常数下的
不同积分时间常数下的传输特性曲线
所求得的传输特性曲线的各点求和与等效噪声带宽成正比。计算表1中要求的内容,填表,并进行分析解释。
表1积分时间常数特性比较
参考信号频率f
积分时间常数T
二次谐波输出/基波输出
T
传输特性曲线求和
100Hz
0.05
0.050477
5
8.8545
0.25
0.011578
25
2.7087
0.5
0.0079109
50
1.594
结果分析:
随着积分时间常数的增大,二次谐波输出/基波输出逐渐变小,传输特性曲线求和值也逐渐变小。
2.相关器抑制噪声特性
设定若干信噪比(dB),生成与被测正弦信号相同长度的高斯白噪声(matlab命令awgn,请自行查阅matlab帮助文件),在前述实验的3种Tc条件下进行测试,绘制相关器在[0,10Tc]范围内的输出曲线,并计算输出曲线在[6T
表2不同信噪比下的相关器输出
SNR=20dB
Tc
标准差:0.0062205
Tc
标准差:0.0015818
Tc
标准差:0.0010069
SNR=10dB
Tc
标准差:0.01058
Tc
标准差:0.0032405
Tc
标准差:0.0045269
SNR=0dB
Tc
标准差:0.027958
Tc
标准差:0.0061098
Tc
标准差:0.0069767
SNR=-10dB
Tc
标准差:0.10518
Tc
标准
差:0.027797
Tc
标准差0.020672:
以信噪比SNR为横坐标,针对每个Tc
输出标准差与
输出标准差与SNR关系曲线
分析与解释:
随着信噪比的增大,输出标准差逐渐减小。
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专注本科毕业文章分享,着重关注锂离子电池、钠离子电池发展,参与指导大学生创新创业竞赛,研究高中化学、数学教与学。
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