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低頻信號混入高頻噪聲小信號時頻表現

冬至子 ? 來源:沈土豪的書屋 ? 作者:沈土豪 ? 2023-05-25 11:04 ? 次閱讀

直觀的講:低頻混入高頻小信號,在時域上表現即波形變粗。

1.低頻混高頻小信號正弦

如圖所示為3 MHz正弦混入20 KHz正弦小信號噪聲,這種情況下噪聲會以小幅度,高周期性的疊加在低頻的正弦上,表現為原本干凈的20 KHz正弦在時域上“變粗”,打開粗的地方,我們可以看到曲線上混入了高頻的正弦起起伏伏,如下圖小圖中所示(小圖中所示的正弦頻率即3 MHz)。

圖片

通過FFT可以看到高頻小信號噪聲對應的幅值是比較小的,正是這種小幅度,才會引起波形變粗。

2.實際低頻信號混高頻噪聲

那么如果不想要這些噪聲小信號,如何才能解掉它呢?曾處理過一段ADC采集后的波形,出現了如上節所述,低頻信號混入高頻信號,需要做濾波器濾除。

我們來看看實際高頻混低頻的時域波圖:

圖片

從時域波形可以看出,彎彎曲曲的噪聲就是高頻信號,這個信號頻率多高,可以從局部放大圖兩個峰的最高值做個初步的估計。大約102-108=6個點,ADC采樣率為20ns一個點,即120ns,1/120=8.3MHz,符合FFT圖8M-9M的那個峰。我們也可以知道,這是個低頻信號,大約帶寬在1-2M內。可以做低通濾波器帶寬為5MHz即可濾除高頻信號。

2.FIR濾波器濾除低頻信號

我們請DD出山,例化一個IP核,操作一下采點數據,獲得以下波圖:

圖片

由上圖可知,經過FIR時域波形變得平滑,高頻噪聲得以濾除,FFT圖上無高頻噪聲分量。

大家也可以思考下,高頻信號混入低頻噪聲小信號時頻表現。

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