GPIB命令控制的射频滤波器切换系统

1.一种GPIB命令控制的射频滤波器切换系统，其特征在于：由中央处理器
TMS320F2808、GPIB总线、2级同轴开关、第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器、第四滤波器、第五滤波器和第六滤波器组成，所述第一至第六滤波器并列放置于2级同轴开关之间，由同轴开关完成滤波器切换，其中，微处理器TMS320F2808通过GPIB总线用于控制2级同轴开关的开通和关断，被检信号通过6路滤波器后输出指定的信号；TMS320F2808可以组成两个16位的数字I/O口GPIOA、GPIOB；一个4位的I/O口GPIOD；一个3位的I/O口GPIOE及一个15位的数字I/O口GPIOF；使用GPxMUX功能选择寄存器配置I/O工作在外设操作模式或数字量I/O模式；使用GPxDIR寄存器配置I/O的方向，在该系统中，把GPIOA1、GPIOA2、GPIOA3、GPIOA4、GPIOA5、GPIOA6配置为外设功能，产生中断信号，将同轴开关与之相连，用于控制同轴开关与主回路的通断；
所述第一滤波器为1.6GHz高通滤波器，主要完成对1.60GHz以下信号进行滤波，保留
1.60GHz以上信号顺利通过；第二滤波器为2.4GHz高通滤波器，主要完成对2.40GHz以下信号进行滤波，保留2.40GHz以上信号顺利通过；第三滤波器为3.2GHz高通滤波器，主要完成对3.20GHz以下信号进行滤波，保留3.20GHz以上信号顺利通过；第四滤波器为800MHz低通滤波器，主要完成对800MHz以上信号进行滤波，保留800MHz以下信号顺利通过；第五滤波器为600MHz低通滤波器，主要完成对600MHz以上信号进行滤波，保留600MHz以下信号顺利通过；第六滤波器为400MHz低通滤波器，主要完成对400MHz以上信号进行滤波，保留400MHz以下信号顺利通过；
所述各级滤波器由高通部分和带阻部分组成；
所采用的6个滤波器的每个滤波器的设计方法步骤如下：
(1)根据输出信号的要求，确定滤波器的带阻部分和高通部分的参数，包括：带阻部分阻带衰减系数Kdecay，中心频率Kf0；高通部分纹波系数Kpass， 高通部分延时波动系数Kdelay；
滤波器单元总阻带衰减系数Adecay、滤波器峰值频率Kfmax和强度As，其中滤波器峰值频率Kfmax和强度As采用功率谱分析方法得到：带阻部分阻带衰减参数Kdecay＝0.6As，中心频率Kf0＝Kfmax；高通部分通带纹波系数Kpass＝0.02dB，高通部分延时波动系数Kdelay＝1.2；滤波器单元总阻带衰减系数Adecay应满足通带内信号强度超过阻带内噪声强度的10倍以上；
(2)以 中 心 频率 Kf0＝Kfmax，设 计 滤波 器 的 带 阻 部分，得 到 传 递 函 数 其中分子系数为as1，as2，…，asn，分母系数为bs0，bs1，
bs2，…，bsn；
(3)在时域内，利用最小二乘法估计使Ghc(z)相位线性化，获得Ghc(z)初始分子系数a1(0)，a2(0)，…，an(0)和分母系数b0(0)，b1(0)…bn(0)，即初始高通滤波部分的传递函数为
该步骤中利用最小二乘法估计使Ghc(z)相位线性化，获得Ghc(z)初始系数a1(0)，a2(0)，…，an(0)，b0(0)，b1(0)…bn(0)步骤如下：
(a) 以 待 求 系 数 a1，a2， …，an，b0，b1…bn 建 立 Ghc(z) 模 型， 设计线性相位滤波器的高通部分 其阶数是
Ghc(z)阶数的两倍，通带纹波比Ghc(z)大10倍，阻带衰减比待求Ghc(z)小10倍；
(b)建立最小二乘估计方程，以a1，a2，…，an，b0，b1，b2…bn组成最小二乘估计的估计T
状态X(k)＝[a1，a2，…，an，b0，b1，…，bn]，以Ghc(z)输入x(k)和输出y(k)组成最小二乘估计量测矩阵G(k)＝[-y(k-1)，…，-y(k-n)，x(k)，…，x(k-n)]，建立最小二乘估计方程：
Z(k)＝G(k)X(k)+B(k)
其中Z(k)为k时刻量测量，X(k)为k时刻系统状态量，B(k)为k时刻量测噪声矩阵，k＝1...n；
采用不确定度因子的最小二乘递推方法，算法如下：
K(k)＝C(k-1)GT(k)[G(k)C(k-1)GT(k)+u(k)]-1
其中 为k时刻系统状态估计量， 为k-1时刻系统状态估计量，K(k)为k时刻
增益矩阵，Z(k)为k时刻量测量，C(k)为k时刻系统估计量的协方差矩阵，C(k-1)为k-1时刻系统估计量的协方差矩阵，u(k)为k时刻不确定度因子，0.7＜u(k)＜0.9，E为单位矩阵；
(c)利用步骤(b)中的最小二乘算法在高斯白噪声激励下，取最小二乘估计状态量初值 估计量协方差矩阵初值C(0)＝const·E，const＞0为常数，使Ghc(z)逼近(a)中的高通滤波器Gf(z)，以获得具有线性相位的Ghc(z)，其系数为a1(0)，a2(0)，…，an(0)，b0(0)，b1(0)…bn(0)；
(4)由G(z)＝Gbs(z)Ghc(z)求取滤波器的总的传递函数G(z)，并采集滤波后信号进行功率谱分析，以2KHz采集1s滤波后信号进行功率谱分析，如果G(z)阻带内噪声衰减低于Adecay，按照2倍的关系增大Kdecay，即Kdecay＝2Kdecay，重新进行步骤(2)-步骤(4)，求得G(z)的分子系数b0(n)，b1(n)，b2(n)…bn(n)和分母系数a1(n)，a2(n)，…，an(n)，获得滤波器的传递函数

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