[发明专利]自适应低通滤波器

说明书

技术领域

本发明属于滤波器技术领域，具体地说涉及一种自适应低通滤波器。

背景技术

目前，滤波器是无线电技术中许多设计问题的中心，在数据采集、信号处理和通信系统等领域有着广泛的应用。其中低通滤波器更是许多信号处理过程中的必要环节。在信号频率范围较窄的场合可采用截止频率固定的低通滤波器进行滤波。但是在很多应用领域所处理信号的频率在较大范围变化，这时采用截止频率固定的低通滤波器很难满足要求，就需要设计截止频率可变的低通滤波器。

现阶段实现截止频率可变的现有技术是：一是采用电容电阻网络以及模拟开关构建的可调截止频率的低通滤波器，这种实现方式精度不高、控制复杂、实时性差，而且由于各部分电容差异的存在对信号幅度和相位都会造成不可预料的影响；二是直接利用一些单片有源滤波芯片，通过时钟控制滤波频率，但构成的滤波电路噪声较大，且大范围跟踪频率的误差较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电路结构简单、实时性好、成本低、调节方便的自适应低通滤波器，以解决现有技术中采用截止频率固定的低通滤波器，很难满足许多应用领域所处理信号的频率在较大范围变化要求这一技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是： 

一种自适应低通滤波器，包括整形电路、频率电压转换电路及低通滤波电路，待测信号分为两路：一路待测信号输入到整形电路进行整形，将待测信号整形为脉冲信号，将该脉冲信号输入到频率电压转换电路，经过频率电压转换电路将该脉冲信号转换成电压信号，再将该电压信号输入到低通滤波电路中模拟乘法器的一端；另一路待测信号直接输入到低通滤波电路中模拟乘法器的另一端，经过低通滤波电路后，实现截止频率到输入频率的自动适应。

所述的整形电路中定时器选用的是NE555。

所述的频率电压转换电路中频率电压转换芯片选用的是LM331。

所述的低通滤波电路中模拟乘法器采用四通道、四象限电压输出形式的MLT04。

本发明提供的上述自适应低通滤波器，是一种纯硬件电路设计实现方式，主要由整形电路、频率电压转换电路和低通滤波电路构成，充分利用了频率电压转换器和模拟乘法器的优点，电路结构简单、实时性好、成本低、调节方便，能够实现滤波器的截止频率根据待测信号频率自动适应的目的，适用于不同应用领域所处理信号的频率在较大范围变化的需要。另外，该自适应低通滤波器的整形电路定时器选用的是NE555，具有结构简单、实用方便、实时性好，能有效清除信号中掺杂的噪声等特点；频率电压转换电路中频率电压转换芯片选用LM331，充分利用了LM331的优点，设计的频率电压转换电路具有良好的线性度且转换误差能减小到0.01%；低通滤波电路中模拟乘法器选用MLT04，实现乘法运算无需外接其他元件，构成的电路结构简单、温度稳定性好且功耗低。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2 是整形电路原理图；

图3是频率电压转换电路原理图；

图4是低通滤波电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式及其附图对本发明技术方案作进一步详细说明：

图1为本发明的结构框图。如图1所示，本发明包括整形电路1、频率电压转换电路2和低通滤波电路3，其中，整形电路1的作用是将正弦信号整形为脉冲信号；频率电压转换电路2的作用就是将输入的脉冲信号转换为电压信号输出，输出的电压信号能与输入的脉冲频率成线性关系,并可通过测量其输出端的电压值来间接测量输入的脉冲频率；低通滤波电路3中起主要作用的是模拟乘法器，其作用是实现信号的相乘。具体电路设计为：待测信号V_i分别接入整形电路1和低通滤波电路3；频率电压转换电路2分别与整形电路1和低通滤波电路3连接。待测信号V_i分两路，一路待测信号进入整形电路1，经过整形电路1后的待测信号被整形为脉冲信号V₁，该脉冲信号V₁进入频率电压转换电路2，将脉冲信号V₁转换成电压信号V₂，转换后的电压信号V₂再进入低通滤波电路3中乘法器的一端，通过该电压信号间接调节滤波器的截止频率；另一路待测信号进入低通滤波电路3中的模拟乘法器的另一端，经过低通滤波电路后实现截止频率到输入频率的自适应。