濾波器到底是什么呢？濾波有什么用呢？

在關(guān)于雷達原理的說(shuō)明中，經(jīng)常見(jiàn)到各種濾波器的描述，那濾波器到底是什么呢？可以簡(jiǎn)單理解為：濾波器是用于濾波，怎么濾呢？通過(guò)信號的頻率特性來(lái)過(guò)濾；濾波有什么用呢？得到想要的頻率，去除不想要的頻率信號。濾掉的頻率哪去了？濾波過(guò)程中，這些濾除的信號轉變成了熱能，最后由雷達散熱部分（主要是風(fēng)冷和水冷）處理掉。

一、常見(jiàn)濾波器

雷達中常用的濾波器有以下幾種：

1.低通濾波器：對頻率濾波，去高存低。容許低于截至頻率的信號通過(guò)，但高于截至頻率的信號不能通過(guò)電子濾波裝置。

2.高通濾波器：對頻率濾波，去低存高。讓某一頻率以上的信號分量通過(guò)，對于該頻率以下的信號分量不允許通過(guò)。

3.帶通濾波器：允許特定頻率段的信號通過(guò)，同時(shí)屏蔽其他頻率段的信號。如LRC震蕩回路就是一個(gè)模擬帶通濾波器。

4.帶阻濾波器：與帶通濾波器相反，屏蔽特定頻率段的信號。

以上四種濾波器一般在需要時(shí)使用，不一定每部雷達中全部都有使用，早期都是設計在模擬電路中，使電路實(shí)現濾波功能，現今數字時(shí)代，濾波器都變成了算法實(shí)現，也就是在雷達最前端就進(jìn)行數字化，后續的濾波處理就變成了在計算機中用算法來(lái)進(jìn)行濾波處理了。

二、匹配濾波器

匹配濾波器：使輸出信噪比最大的線(xiàn)性濾波器，其濾波器的傳遞函數形式是信號頻譜的共軛。啥意思呢？這種濾波器不是簡(jiǎn)單對頻率的處理，而是為了信號檢測做準備的（信號檢測的核心需求就是信噪比要高，關(guān)于這個(gè)問(wèn)題單獨開(kāi)篇說(shuō)明），它是雷達能夠進(jìn)行信號檢測的前提，也是核心的濾波器。下面重點(diǎn)來(lái)說(shuō)它。

匹配濾波的特性是：一方面，從幅頻特性（就是幅度和頻率的一個(gè)函數，有時(shí)畫(huà)圖顯示）來(lái)看，匹配濾波器和輸入信號的幅頻特性完全一樣。這也就是說(shuō)，在信號越強的頻率點(diǎn)，放大倍數也越大；在信號越弱的頻率點(diǎn)，放大倍數也越小。這就是信號處理中的馬太效應。也就是說(shuō)，匹配濾波器是讓信號盡可能通過(guò)，而不管噪聲的特性。其一個(gè)前提是白噪聲，也即是噪聲的功率譜是平坦的，在各個(gè)頻點(diǎn)都一樣。因此，這種情況下，讓信號盡可能通過(guò)，實(shí)際上也隱含著(zhù)盡量減小噪聲的通過(guò)，從而使輸出信噪比（SNR）最大。

另一方面，從相頻特性上看，匹配濾波器的相頻特性和輸入信號正好完全相反。這樣，通過(guò)匹配濾波后，信號的相位為0，正好能實(shí)現信號時(shí)域上的相干疊加。而噪聲的相位使隨機的，只能非想干疊加。這樣在時(shí)域上保證了輸出信噪比大最大。

實(shí)際上，在信號與系統的幅頻特性與相頻特性中，幅頻特性更多地表征了頻率特性，而相頻特性更多地表征了時(shí)間特性。匹配濾波器無(wú)論從時(shí)域還是頻域，都充分保證了信號盡可能大地通過(guò)，噪聲盡可能小地通過(guò)，因此能獲得最大信噪比的輸出。

三、匹配濾波的作用

匹配濾波器對信號做兩種處理：

1.濾波器的相頻特性與信號相頻特性共軛，使得輸出信號所有頻率分量都在輸出端同相疊加而形成峰值。

2.按照信號的幅頻特性對輸入波形進(jìn)行加權，以便最有效地接收信號能量而抑制干擾的輸出功率。

上面的說(shuō)明比較專(zhuān)業(yè)和程式化，對于大部分工程應用來(lái)說(shuō)，需要記住的是：匹配濾波器是使輸出信噪比最大的線(xiàn)性濾波器，信噪比越大則越好進(jìn)行信號檢測。記住這個(gè)就好。