能谱测量系统信号处理.ppt

最佳滤波 二、滤波 噪声分析和滤波 第二章 能谱测量系统信号处理 当滤波器的频率响应为输入信号的富氏变换的复共轭时，可以获得最佳的信噪比，这种滤波器称为匹配滤波器 最佳滤波 二、滤波 噪声分析和滤波 第二章 能谱测量系统信号处理 如果噪声不是白噪声，可以先用一个网络将噪声白化，再接匹配滤波器 电荷灵敏放大器输出信号中噪声谱密度为： 通常c很小，可以忽略 令 ，称为噪声转角频率， 为噪声转角时间 这样，可以用高通滤波器实现白化 最佳滤波 噪声分析和滤波 第二章 能谱测量系统信号处理 我们已知电荷灵敏放大器输出信号： 经过CR 电路后 此时要求的匹配滤波器为 此时的信噪比为： 最佳滤波 二、滤波 噪声分析和滤波 第二章 能谱测量系统信号处理 最佳滤波小结 我们已知电荷灵敏放大器输出信号： 经过CR 电路(白化滤波器）后 此时要求的匹配滤波器为 因为k为任意常数 输出波形为： 最佳滤波 二、滤波 噪声分析和滤波 第二章 能谱测量系统信号处理 二、滤波 第二章 能谱测量系统信号处理 Vo(t)这种输出信号称为无限尖顶脉冲 显然为了得到这种形状的输出，要求： 在 t＝0 时刻产生输入 而在t0就有输出， 这在物理上是无法实现的，除非要求tm 推迟到无限远时刻。 尽管如此，但它可以作为一个标准，衡量其它滤波器的优劣。 二、滤波 第二章 能谱测量系统信号处理 理想的最佳滤波器： 实际滤波器输出信号的信噪比为? 定义它的劣质指数为F F1, 越接近1，表明滤波性能越好。 有限脉宽下的最佳滤波 噪声分析和滤波 第二章 能谱测量系统信号处理 在给定脉冲宽度 tw 约束下获得最佳信噪比时的滤波器，这种滤波器的输出信号为 此时 的波形见图，在 ， ，此时 为无限尖顶脉冲。在 时， ，已经十分接近理想情况了。 在tw 很小时可以近似看为三角脉冲。平顶 （梯形脉冲）可以减少弹道亏损。 CR-RC滤波器 噪声分析和滤波 第二章 能谱测量系统信号处理 实际上最简单而且常用的滤波器为一级微分一级积分电路即CR-RC滤波器，其原理图为 滤波器的一般实现方法及其性能 噪声分析和滤波 第二章 能谱测量系统信号处理 输入电流 输出端 则， 在 时， 达到峰值，其幅度 输出端噪声均方值 噪声分析和滤波 第二章 能谱测量系统信号处理 CR-RC滤波器 二、滤波 当 时， 达到极小值 最佳信噪比 对于CR-RC滤波器，选择最佳时间常数 时的劣值系数为 噪声分析和滤波 第二章 能谱测量系统信号处理 最佳滤波器的实现 滤波器 噪声分析和滤波 第二章 能谱测量系统信号处理 滤波器（准高斯滤波器） 波形在m = 1,2,3,4时的波形如图 在 ， 趋于高斯分布函数形状。 在 t=mt 时达到峰值 时输出波形接近于高斯形，我们称其为准高斯滤波 噪声分析和滤波 第二章 能谱测量系统信号处理 滤波器 输出端噪声 这两个参数将与t 值无关 当取 时可使 最小 噪声分析和滤波 第二章 能谱测量系统信号处理 二、滤波 计算可得 其中 代入， 时得最佳滤波， 其劣值系数 噪声分析和滤波 第二章 能谱测量系统信号处理 在 m=1 时， 最佳F = 1.359, t =tc 在 m=2 时， 最佳F = 1.22, t =0.58tc 在 m=3 时， 最佳F = 1.18, t =0.45tc 在 m=4 时， 最佳F = 1.16, t =0.38tc 在 m=? 时， 最佳F = 1.12, t =0 一般取m=3就可以了 t 由实验条件决定： 如对半导体探测器，一般在2ms. 气体探测器， 2-10ms 高计数率条件下，要适当减小 噪声分析和滤波 第二章 能谱测量系统信号处理 有源滤波器 –滤波器网络实现的简化方法 将网络接在放大器反馈回路内构成的滤波器称有源滤波器（例如由电容作为反馈元件可构成的有源积分器）。采用有源滤波器的优点是可以用较少元件构成较多次积分，并可获得共轭复数极点改