接上篇
数 字 滤 波 器 的 基 本 原 理 是 对 输 入 的 离 散 信 号 进 行 运 算，使得信号的频谱发生改变，然后完结对无用信号的滤除 效果。跟着电子技术的开展，数字滤波器能够由硬件完结也 能够由软件完结。因为数字滤波器的特色和完结的简单性， 数字滤波器被广泛运用在各种数字信号处理范畴。数字滤波 器能够分为两种，IIR和FIR滤波器，IIR滤波器为无限长冲 击呼应滤波器，FIR滤波器为有限长冲击呼应滤波器。两种 滤波器的体系函数结构不同，然后根本上导致了两种滤波器 的不同。二者体系函数的特色决议了它们具有不同的完结结 构和特色：FIR滤波器没有输出对输入的反应结构可是具有 很好的线性相位特性，IIR有输出对输入的反应可是相位是 非线性的，而且跟着频率挑选性的进步，非线性的特色体现 得越显着。
3.1 IIR滤波器的原理
图8 全体架构图
图9 组网测验
IIR滤波器的滤波功率较高，在相同的幅频呼应下，IIR滤波器的阶数和所需求的硬件资源都比FIR滤波器少。IIR滤 波器相位的非线性使得其运用范围没有FIR滤波器大。但是 在不需求线性相位的环境下，IIR滤波器的功能比FIR滤波器 好得多。IIR滤波器的体系传递函数为
(2)
体系的差分方程能够写成
(3)
从体系函数能够看出， IIR滤波器有以下几个明显特 性。
1)不为零的极点和零点在IIR滤波器一起存在。要确保
滤波器为安稳的体系，需求使体系的极点在单位圆内，也就 是说体系的安稳性由体系函数的极点决议。
2)在数字硬件平台上完结IIR滤波器，因为存在反应结
构，因而受限于有限的寄存器长度，无法经过添加字长来实 现全精度的滤波器运算，滤波器运算过程中的有限长效应是 工程完结时有必要考虑的问题。
3.2 IIR与FIR滤波器的比较
IIR与FIR滤波器是最常见的数字滤波器，两者的结构及 剖析办法相似。在详细的工程规划中要根据二者的不同更合 理地挑选滤波器品种，以更少的资源获取所需的功能，二者 的功能差异及运用特色如下：
1)通常在具有相同幅频呼应的状况下，FIR滤波器的阶
数等于5~10倍IIR滤波器的阶数。
2)FIR滤波器具有线性相位特性。 在相同的阶数状况 下；IIR滤波器的幅频特性比FIR滤波器好，但其相位对错线 性的。
图10 发送信号
图11 解调成果
图12 两种调制计划电力线信号
图13 频率计上位机测验
3)FIR滤波器的冲击呼应是有限长的，因为选用了非递 归的结构所以是安稳的体系。而有必要用递归结构的IIR滤波 器，当其体系函数的极点在单位圆内时，体系才能够安稳。 这种选用反应的结构，运算时进行了舍入处理，会导致振动 现象。
4)FI R滤波器能够运用FFT和其他的快速算法来完结
卷积运算，运算速度快。IIR滤波器无法选用相似的快速算 法。
5)在两种滤波器的完结办法上，IIR滤波器能够选用现
成的规划公式、数据和表格等材料，这些材料在模仿滤波 器中现已验证运用过。FIR滤波器不能够凭借这些材料。因为计算机软件的开展，FIR、
IIR滤波器的规划均能够选用 现成的函数，因而在工程设 计中二者的规划难度均已大 大下降。
4 发射机计划规划
4.1 RS编码
在电力线传输过程中，因为信道式微和噪声的影响， 导致传输信息犯错，因而有必要引进一种纠错机制，使信息在 传输犯错后，接纳端依然能够接纳到正确的信息，FEC（前 向纠错）是一种既能发现错码方位、又能纠正过错码的纠错 机制。RS码是一种具有很强纠错才能的多进制前向纠错编码，RS编码适宜存在突发型过错的通讯体系中。
4.2 信号调制
信 号 调 制 采 用 相 位 连 续 的 8 F S K 调 制 方 式 ， FSK的相位接连办法能减小频率谱扩展，减小带宽 和搅扰。详细完结办法是，假定码元长度为Ts，则 挑选适宜的载波频率使得在每个码元长度Ts内有整 数个完好载波，而且载波的初始相位相同，则可 满意FSK调制的相位接连性。
8进制频移键控中选用8个不同的频率别离表
示8进制的码元，每个码元含有3bit的信息，载波频 率与码元位的对应联系如表1所示。
因 为 告 警 信 号 需 要 在 0 . 5 m s 内 被 调 制 、 传 输 、 解 调 出 来 ， 我 们 选 择 码 元 Ts = 2 0 u s ， 通 信 波 特 率 为 1 / Ts = 5 0 K Bp s 。 告 警 信 号 的 帧 长 度 为 6 b i t
（ 3 b i t 地 址 ， 2 b i t 命 令 ， 1 b i t 告 警 信 号 ） ， 经 过 R S（ 6,2） 编码后为6个码元， 每个码元包含3bit信息。 传 输 6 个 码 元 需 要 6 个 载 波 频 率 。 传 输 一 帧 告 警 信 号 的 时 间 t=6/50KBps =0.12ms， 再加一些调制解调的时刻， 能完结0.5ms内进行告警信号传输。A D C 的 最 高 采 样 速 率 为 5 0 M Hz ， 我 们 选 择 的 码 元 时 间 Ts = 2 0 u s ， 要 满 足 相 位 连 续 ， 所 以 我 们 选 择 基 波 频 率 为15MHz， 8个频偏别离是100kHz， 200kHz， 300kHz，400kHz，500kHz，600kHz，700kHz，800kHz，信号的发生 由DDS完结。调制算法框图如图6所示。
5 接纳机计划规划
耦合电路得到的信号经AD采样后，首要经过数字下变 频，截止频率为5MHz的IIR低通滤波器去掉频率为15MHz的 基波。然后经过8路解调器，每路解调器对信号进行相干解 调，本规划中，选用每路解调器的信号一起别离乘以正弦和 余弦波的办法来完结相干解调，而不是经过相位同步的方 式，然后能够简化计划，而且能够精确解调。相干解调后的信号经过截止频率为50kHz的IIR低通滤波器后，平方求和开方，得到解调信号。然后8路解调器解调出的信号送入抽样 判定器然后得到信号帧。然后经过RS解码得到告警信号和 设备地址。接纳机解调算法框图如图7所示。
6 体系全体架构
当 有 告 警 信 号 （ 一 个 开 关 量 ） 产 生 时 ， 告 警 信 号 加上设备地址信息进行组帧，一帧二进制信号经过RS编码，8FSK调制，调制后的载波经过DA转化后，经过耦合电路耦 合到直流电力线上进行传输。接纳端一向检测电力线上的信号，该信号经电力线耦 合电路耦合出来今后，进行AD转化，数字下变频和IIR滤 波，然后经过8路解调器，每路解调器的信号别离乘以正余 弦载波，并经过IIR低通滤波器后，平方求和开方，然后8路 解调器解调出的信号送入抽样判定器然后得到信号帧，然后 经过RS解码得到告警信号和设备地址，将此信息传递给后 续模块进行处理，以奉告是哪个节点呈现了问题。体系全体 架构如图8所示。
7 体系完结
体系测验环境如图9所示。 该体系和网络中别的存在的 电力线载波芯片一起通讯，两个通讯芯片互不影响。组网 测验1小时，测验电力线载波芯片（根据OFDM）和本体系（根据FSK）的误码率。
7.1 信号调制到电力线上
测验办法：将示波器探头放在发送端检测发送信号。测验成果：发送端发送报警信号，地址信号为3bit，由开关量触发，发射端检测到开关量改变后选用FSK将信号调 制到电力线上。发送端调制到电力线上的模仿信号如图10所 示。
7.2 经过逻辑或模仿电路将电力线上信息解调出状况信息
测验办法：将逻辑剖析仪探头放在接纳端检测解调出 来的地址信息位和告警信息位。
测验成果：接纳端接纳到信号后对调制的信号进行解 调，由此解调出报警设备地址和开关量状况信号。
接纳端解调出信号如图11所示。图示地址信号线从高
到低依次为3、2、1，4为告警信号位（解调），0为告警信 号触发位。
7.3 误码率测验
测 试 方 法 ： 对 被 验 收 模 块 发 送 端 提 供 P W M 信 号
（1kHz，50%占空比），调查被检验模块接纳端输出电平信 号是否也为同频PWM信号，且占空比改变误差不超越20%， 测验时刻1小时。
测验成果： 经组网测验标明， 测验时刻1小时， 均正 常，无丢掉。
