李晴晴, 汤振华, 姜艳娜, 蒋 洁

(上海无线电设备研究所,上海201109)

0 引言

视线角速率是制导控制系统的一个关键指标。受系统内部噪声和复杂作战环境等因素的影响,导引头输出的视线角速率信号往往掺杂着许多高频噪声,不利于制导控制系统的平稳运行[1]。同时,由于制导系统实时性要求较高,因此需要设计一个快速响应的低通滤波器将高频噪声滤除。

经典的滤波器有无限脉冲响应(infinite impulse response,IIR)滤波器和有限脉冲响应(finite impulse response,FIR)滤波器[2-3]。IIR滤波器的输出不仅取决于当前和过去的输入信号,也取决于过去的输出信号。IIR滤波器传递函数的零点和极点位置可调,而FIR滤波器传递函数的极点固定在原点,只能通过改变零点位置来改变滤波器性能。因此为了实现较好的频率选择性,FIR滤波器相对于IIR滤波器,需要采用较高的阶数。针对相同的滤波器设计指标,IIR滤波器的阶数可能仅为FIR滤波器的1/5～1/10,因此更能够满足对视线角速率实时滤波的要求。

人们经过对滤波器的长期研究,已经形成了许多简单有效的逼近算法和精确的设计公式。目前常用的IIR滤波器有巴特沃斯(Butterworth)、切比雪夫(Chebyshew)、椭圆(elliptic)滤波器等。其中巴特沃斯和切比雪夫滤波器均可以通过限制椭圆滤波器的某些参数而得到。椭圆滤波器具有通带和阻带等波纹幅频响应的特性,它以通带和阻带的起伏为代价换取了更为陡峭的过渡带。对于给定的阶数和波纹要求,椭圆滤波器能得到较其他滤波器更窄的过渡带宽,可以获得对理想滤波器幅频响应的最好逼近,是一种性价比很高的滤波器[4]。……