數(shù)字匹配濾波器

匹配濾波器廣泛用于雷達(dá)、聲納和通信。

對(duì)于大事件帶寬積信號(hào)，匹配濾波器等效于脈沖壓縮。因此可以提高雷達(dá)或聲納的距離分辨率和距離測(cè)量精度。在擴(kuò)頻通信中，可以實(shí)現(xiàn)解擴(kuò)。

實(shí)際系統(tǒng)中的匹配濾波器的確都存在一定程度的失配。比如在雷達(dá)系統(tǒng)中，由于目標(biāo)反射的調(diào)制作用，目標(biāo)的回波不僅在包絡(luò)上會(huì)出現(xiàn)調(diào)制(低頻調(diào)制)，而且由于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)會(huì)帶來(lái)多普勒調(diào)制，使回波信號(hào)附加一個(gè)多普勒頻移。匹配濾波器一定程度的失配使濾波性能損失一點(diǎn)，但這并不妨礙匹配濾波器的使用。在通信系統(tǒng)中引起匹配濾波器失配的主要原因就是信道衰減，這種衰減可能對(duì)不同頻率成分的信號(hào)衰減程度不一樣，就像雷達(dá)目標(biāo)回波中的包絡(luò)一樣會(huì)出現(xiàn)低頻調(diào)制，但這種調(diào)制帶來(lái)的影響比目標(biāo)回波的多普勒頻移要小得多。因此，理論上通信系統(tǒng)中的匹配濾波效果比雷達(dá)系統(tǒng)的更好。

在數(shù)字信號(hào)接收中，濾波器的作用有兩個(gè)方面:

第一是使濾波器輸出有用信號(hào)成分盡可能強(qiáng);

第二是抑制信號(hào)帶外噪聲，使濾波器輸出噪聲成分盡可能小，減小噪聲對(duì)信號(hào)判決的影響。

通常對(duì)最佳線性濾波器的設(shè)計(jì)有兩種準(zhǔn)則:

一種是使濾波器輸出的信號(hào)波形與發(fā)送信號(hào)波形之間的均方誤差最小，由此而導(dǎo)出的最佳線性濾波器稱為維納濾波器;

另一種是使濾波器輸出信噪比在某一特定時(shí)刻達(dá)到最大，由此而導(dǎo)出的最佳線性濾波器稱為匹配濾波器。

在數(shù)字通信后者，匹配濾波器具有更廣泛的應(yīng)用。