[发明专利]宽带带通滤波器系统及方法

说明书

本发明属于通信技术领域，具体为宽带带通滤波器系统及方法，所述系统包括：采样单元，用于采集原始信号；带通滤波单元，用于提取信号的基波信号；零相位滤波单元，用于接收第一带通滤波单元的输出信号，并对其进行二次滤波；第一控制单元，用于对基波滤波单元的幅频特性曲线进行拟合，得到幅值增益与频率的关系，进行幅值补偿。在采集到原始信号后，对原始信号进行预处理，预处理后的信号在进行带通滤波时，其基波信号更容易被提取，再对提取的基波信号进行信号幅值补偿，使得最终经过带通的信号准确率更高，同时进行带通滤波的效率更高。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及宽带带通滤波器系统及方法。

背景技术

带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带阻滤波器的概念相对。一个模拟带通滤波器的例子是电阻-电感-电容电路(RLCcircuit)。这些滤波器也可以用低通滤波器同高通滤波器组合来产生。一个理想的带通滤波器应该有一个完全平坦的通带，在通带内没有放大或者衰减，并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。

实际上，并不存在理想的带通滤波器。滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉，尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。这通常称为滤波器的滚降现象，并且使用每十倍频的衰减幅度的dB数来表示。通常，滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好，这样滤波器的性能就与设计更加接近。然而，随着滚降范围越来越小，通带就变得不再平坦，开始出现“波纹”。这种现象在通带的边缘处尤其明显，这种效应称为吉布斯现象。

除了电子学和信号处理领域之外，带通滤波器应用的一个例子是在大气科学领域，很常见的例子是使用带通滤波器过滤最近3到10天时间范围内的天气数据，这样在数据域中就只保留了作为扰动的气旋。在频带较低的剪切频率f1和较高的剪切频率f2之间是共振频率，这里滤波器的增益最大，滤波器的带宽就是f2和f1之间的差值。

网络中谐波、间谐波和噪声的能量较小，相量算法主要关注基波稳态特征和动态变化趋势。然而网络与负荷紧密相连，其电气特征受负荷影响较大；随着分布式电源逐渐并入网络，电力电子设备的大量使用造成网络中谐波、间谐波和噪声的含量大幅增加。主网的相量算法在面临更为复杂的宽频带信号时，会产生较大的误差。

在面临含有间谐波和噪声的宽频带信号时，相量精度的提升方案主要集中在改进相量算法方面。但这些算法在计算过程中面临计算量过大、需要知道宽频带信息较多的缺点，使得改进相量算法很难在实际网络中应用。有的学者提出使用数字滤波器提升相量计算精度，但面对的问题多是基波信号发生动态调制或者是频率偏移的情况，没有讨论含间谐波情况下数字滤波器提升相量精度的方案。还有的文献使用数字滤波器对宽频带信号进行分解，进而提升相量计算精度。

发明内容

本发明的主要目的在于宽带带通滤波器系统及方法，在采集到原始信号后，对原始信号进行预处理，预处理后的信号在进行带通滤波时，其基波信号更容易被提取，再对提取的基波信号进行信号幅值补偿，使得最终经过带通的信号准确率更高，同时进行带通滤波的效率更高。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：