文档介绍：编号
大学生研究性学习和创新性实验计划项目申报·评审表
项目名称: 基于多对象数据采集系统的
程控滤波器的设计与实现
主持人:
系别: 物理与电子信息系
指导教师:
填报日期: 2009 年 3 月
湖南理工学院教务处制
一、基本信息
项目名称
基于多对象数据采集系统的程控滤波器的设计与实现
项目类型
1、自然科学类学术论文□ 2、人文社会科学类学术论文或社会调查报告□
3、发明制作类■ 4、其它□
主持人姓名
冯星宇
性别
物电系
入学时间
2006 年 9 月
学号
**********
专业
电子科学与技术
学校住址
南院10号宿舍311寝室
联系电话
**********
指导
老师
姓名
性别
系别
职称(或学历)
研究专长
主要科研成果
李宏民
男
物电系
博士
信号处理与小波分析
在国内外权威刊物上发表学术论文10余篇,其中7篇被EI/SCI/ISTP收录。主持湖南省教育厅项目(04C249)相,参加国家自然科学基金项目1项,湖南省自然科学基金项目2项。
主
要
参
加
者
姓名
性别
年级
系别
专业
项目分工
冯星宇
男
06级
物电系
电子科学技术
项目总体负责
鲁范旗
男
06级
物电系
电子信息工程
硬件设计与调试
李军
男
08级
物电系
电子信息工程
硬件设计与调试
赵先林
男
06级
机电系
自动化
软件设计
刘瑞通
男
06级
机电系
自动化
软件设计
预期成果形式(可多选)
A、专著□ B、论文(集)□ C、研究报告□ D、工具书□
E、科技发明■ F、电脑软件□ G、其它□
预计完成时间
2010年 3月 27日
二、项目论证
项目设计背景与目的
1、设计背景
随着信息时代和数字世界的到来,信号处理已成为当今一门极其重要的学科和技术领域。信号处理在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。在信号处理应用中,滤波器又起着十分重要的作用并已获得广泛应用。如在通信领域中,为获得最高信噪比所设置的匹配滤波器和为减少基带传输过程中的码间串扰所设置的滤波均衡器;在数据采集中设置的限带抗混迭滤波和D/A转换后的平滑滤波;以及在语音识别的研究中,为提取语音频谱而设置的带通滤波器等。
传统的滤波器通带内的信号有能量损耗,负载效应比较明显,传统方法使用电感元件时容易引起电磁感应,当电感L较大时滤波器的体积和重量都比较大,在低频域不适用。而且电路对元器件的参数精度要求比较高,分布参数较大,截止频率精度不高,滤波器特性调节难等缺点,因此对于一些输入信号频率和幅度动态范围很宽或需灵活变换通带并保证截止频率精度的场合使用大为不便。
除此之外实际设计中采用传统的方法设计的过程中还存在以下问题:
(1) 电路复杂,特别是为实现高精度多阶次的滤波电路结构复杂;
(2) 调试复杂,有许多相关参数需要根据元器件的性能参数及电路的分布参数进行调整;
(3) 测量误差大、一致性差,特别是低频段和高频段部分特别明显;
(4) 可移植性差,一般来说每次滤波系统必须根据相关参数重新设计,造成资源的浪费。
2、设计目的
为了解决传统滤波系统的问题,本项目基于单片集成可编程滤波器芯片的程控滤波器设计有着极其重要的意义。当输入信号幅度变化时,通过前级的程控增益放大模块实现对增益的精确控制最终使输出信号幅度基本保持稳定;而对于输入信号频率的改变,借助单片集成可编程滤波器芯片,通过单片机程控,对各频段信号自动或手动实现低通,高通(带通,带阻以及全通)滤波处理,而且滤波的特性参数如中心频率,品质因数等也可以根据不同的应用场合适当进行设置。提高了滤波器的性能和指标的同时避免了传统有源滤波器电路滤波特性参数精度不高、电路复杂、设计和调试麻烦等难题,可以很好的应用于信号频率及幅度在宽范围内变化的场所,操作方便,性能优良。
因此,考虑到滤波器使用场合的普遍性,实现多个对象数据采集功能,用户对滤波器方便灵活的使用等方面的要求,我们将系统指标做了如下设定:
放大器指标
增益
~100
带宽
100KHz
输入噪声
小于1mV
工作温度
-10℃~+60℃
滤波器指标
带宽
1 KHz ~3 KHz
1 KHz ~20 KHz
1 KHz ~40 KHz
1 KHz ~100 KHz
2 KHz ~3KHz
2KHz~20KHz
2KHz~40KHz
2KHz~100KHz
通带衰减
阻带衰减
60dB
整机指标
幅值准确度
相对误差不