来源:‣(第二章|匹配滤波器理论 → 7. 复习问答与易错点)
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Q1:为什么不把滤波器增益无限放大,来无限提高 SNR?
把 h 乘常数 k,分子和分母都会乘 $|k|^2$,比值不变。最优化依赖权重与相位如何分配,不依赖整体放大倍数。
Q2:N(ω) 为什么乘 H(ω) 的平方?
课件的 N(ω) 是噪声功率谱密度,正确因子是 $|H|^2=HH^*$。功率是二阶量;幅度频谱才乘 H。分母还需要对输出功率谱积分,才得到输出噪声平均功率。
Q3:最大 SNR 与波形无关,那为什么还设计 Chirp 等不同波形?
“无关”只针对白噪声、同能量、完全匹配时的峰值 SNR。波形决定相关主瓣、旁瓣、多普勒容忍度及目标分辨能力;色噪声下,加权能量还取决于信号落在哪些噪声频段。
Q4:白化后为什么不能直接接原信号的匹配滤波器?
白化器同时改变了信号。第二级模板必须更新为 sw;否则一般只得到 $S^/\sqrt{\Phi_n}$ 的权重,达不到所需的 $S^/\Phi_n$。
Q5:白噪声是不是每个时刻取值相同?白化后是不是没有噪声?
都不是。白描述功率谱平坦、不同时间的二阶不相关;白化后噪声仍存在,只是相关结构被改变。“值恒定”通常对应直流成分,与白噪声不同。
Q6:从向量角度,色噪声下的匹配滤波是什么?
理解补充。离散观测 $\mathbf x=\mathbf s+\mathbf n$,噪声协方差矩阵 $C_n$ 正定,令输出 $z=\mathbf w^H\mathbf x$。则:
$$ \eta=\frac{|\mathbf w^H\mathbf s|^2}{\mathbf w^HC_n\mathbf w},\qquad \mathbf w_{\mathrm{opt}}\propto C_n^{-1}\mathbf s,\qquad \eta_{\max}=\mathbf s^HC_n^{-1}\mathbf s. $$
白噪声时 $C_n=\sigma^2I$,于是权重与模板同向;色噪声时按噪声协方差调整权重。它与频域按噪声谱加权的思想一致。