一種數字抽取濾波器制造技術

本發明專利技術提供了一種數字抽取濾波器。本發明專利技術的數字抽取濾波器包括帶級聯的余弦預濾波器的ＣＩＣ濾波器、補償濾波器和ＦＩＲ濾波器，所述帶級聯的余弦預濾波器的ＣＩＣ濾波器、補償濾波器和ＦＩＲ濾波器依次相連。本發明專利技術有益的技術效果在于：帶來的通帶降落不大、輸出量化噪聲功率較小，且這種方式不會帶來功耗的增加或者帶來的功耗增加非常小。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及濾波器，尤其涉及一種數字抽取濾波器。
技術介紹
數字抽取濾波器(Digital Decimation Filter)被應用于基于S - △調制的模數 轉換器(ADC)中。基于i:-A調制的模數轉換器使用過采樣，噪聲成形，數字 抽取濾波器，來獲得較高的信噪比。使用過釆樣是因為，隨著倍數R的增加， 量化噪聲譜與信號譜重疊的分量越來越少。噪聲成形使噪聲能量集中到高頻部 分。數字低通抽取濾波器在頻帶;r/7 〈lfi^;r內消除量化噪聲，而信號分量沒有 改變，因此提高了信噪比。數字抽取濾波器不僅可以使用于基于S-A調制的 ADC中，還可以使用于數字下變頻器(DDC)和數字上變頻器(DUC)中。數字抽取濾波器的目的是為了使過采樣速率為乂的數字信號通過濾波和下 采樣恢復到Nyquist速率厶的信號，并同時盡量只保留 ;r/i 內的信號，而濾 出帶外噪聲。它實際上就充當噪聲成型后的截止頻率為l—^;r/i 的低通濾波器的 角色。R又稱為樣本速率改變因子，i^/,/A。由Nyquist采樣定理，則我們感 興趣的模擬信號最大頻率/,/w/2-,/27 ,當歸一化,/2為"，則w^;r/i ，其 中化=2《。級聯積分梳狀(Cascaded Integrator-Comb,簡寫為CIC)濾波器有結構筒單 的特點(當使用積分-抽取-微分的結構時，沒有乘法運算)，因此一般在前端 使用低階的CIC濾波器。當經過CIC濾波器后，速率下降R1倍。在較低速率 時，可以使用通帶內波動小，阻帶衰減很快的FIR濾波器。這樣的FIR濾波器 的抽頭數較多，但由于工作在低速率下，因此帶來的復雜度的增加不大。4N階的ClC濾波器為/f(z)"(l-^)/(l-,))",其中N是階數。在數字抽取濾波器的前端使用CIC濾波器的原因是實現簡單，但使用IIR結構時沒有乘法， 而且當N較大時，它的旁瓣衰減較大。 一般情況下，抽取因子R是2的L冪次，即/ = 2、則CIC濾波器的傳遞函數可寫為//(2) = (1 + ,)，1 + 2-2廣…(l + Z-2"'廣。因此CIC濾波器可以實現為級聯的濾波-2倍抽取形式。一般度量抽取濾波器性能，有兩個指標(l)通帶降落有用信號帶寬(感 興趣頻帶)內濾波器的最大衰減。(2)混疊誤差折疊到有用信號帶寬內的衰 減量。混疊誤差是比較關鍵的一項。模擬信號在被抽樣后，會以抽樣頻率乂為 中心周期性重復出現頻譜，當抽樣速率下降到/;/i ,則會以,// 為中心周期性 重復出現頻譜。因此抽取R倍后，在的頻帶會混疊到感興趣的頻帶中，其中A: = l,2，...,|^/2」。當歸一化/(/2為"，則的頻 帶會混疊到感興趣的頻帶中，這些頻帶被稱為混疊帶。CIC濾波器的通帶下降較大，通帶下降的增加導致了帶寬的減小。 一般在 抽取后增加一個補償濾波器來補償通帶的下降。高階的CIC濾波器的阻帶衰減 較大，但是通帶的降落也較大，引起帶寬減小，通過補償后能使通帶比較平坦， 但同時會放大阻帶。階數越高，通帶需要補償的越多，引起阻帶的放大越大， 而且高階的CIC濾波器的補償濾波器的通帶波動很大，引起補償后的CIC濾波 器的通帶的波動也很大。增大補償濾波器的抽頭數可以改善通帶的波動，但代價是復雜度的增加。請參閱圖1，現有的數字抽取濾波器包括CIC濾波器和級聯的余弦預濾波 器。現有的數字抽取濾波將級聯的余弦預濾波器放在CIC濾波器后，但是現有 的數字抽取濾波的缺點在于沒有對其進行通帶降落的補償，因此通帶降落較 大。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種數字抽取濾波器，旨在解決現有的數字抽取濾 波器的沒有對其進行通帶降落的補償，通帶降落較大的問題。本專利技術的技術方案是這樣實現的，本專利技術的數字抽取濾波器包括帶級聯的余弦預濾波器的CIC濾波器、補償濾波器和FIR濾波器，所述帶級聯的余弦預 濾波器的CIC濾波器、補償濾波器和FIR濾波器依次相連。本專利技術釆取的技術方案還包括所述補償濾波器通過"頻率采樣法"生成 補償濾波器。本專利技術釆取的技術方案還包括所述補償濾波器的頻響為被補償的濾波器 的幅響的倒凄t。本專利技術采取的技術方案還包括所述補償濾波器是30階、16位增益的補 償濾波器。本專利技術采取的技術方案還包括所述數字抽取濾波器的帶級聯的余弦預濾 波器的CIC濾波器包括CIC濾波器和帶級聯的余弦預濾波器。本專利技術采取的技術方案還包括所述級聯余弦預濾波器z變換形式為1=1其中//C。s,(z) = l/4(Z +2-" + 1/802乂 +z-2W') + l/4。本專利技術采取的技術方案還包括所述級聯余弦預濾波器z變換形式為 ,=《(z)《(？)《(？)《(？)《(？Uz) 其中//ac(z) = 1/2(1 +z-1)，Hccas (z) = (z4 )F as (z2 (z) , ", = w2 = "3 = "4 = 4 ，//cos(z)-l/4(z + 一) + l/8( +z-2) + l/4。 本專利技術采取的技術方案還包括所述級聯余弦預濾波器z變換形式為其中7/ac(z) = 1/2(l"-')，丑ccos(z) = //^(z4)i/^( )/^s(z) ， , =4,//cos(z) = l/4(z + z—') + l/8( +z-2) + l/4。 本專利技術的有益效果在于本專利技術的數字抽取濾波器引入CIC加級聯余弦預 濾波器加補償再加FIR濾波器的方式，級聯余弦預濾波器可以加大阻帶衰減而不引起通帶的大的波動，補償使通帶變得較平坦，而FIR濾波器減小過渡帶長度，這種方式的輸出量化噪聲功率較小，而且這種方式帶來的功耗增加也不大。 本專利技術的特征及優點將通過實施例結合附圖進行詳細說明。附圖說明圖1是現有的數字抽取濾波器的結構示意圖； 圖2是本專利技術的數字抽取濾波器的結構示意圖3是本專利技術的數字抽取濾波器的帶級聯的余弦預濾波器的CIC濾波器的 結構示意圖4是本專利技術的數字抽取濾波器的余弦預濾波器的結構示意圖5是CIC+FIR4:1方式和噪聲的對數幅度譜；圖6是CIC+FIR2:1方式和噪聲的對數幅度譜；圖7是CIC + CCOS + FIR 2:1方式和噪聲的對數幅度譜；圖8是CIC + CCOS2 + FIR 4:1方式和噪聲的對數幅度譜；圖9是4階CIC + CCOSl+FIR2:l的對數幅度響應的通帶部分幅度譜；圖10是4階CIC + CCOS2 + FIR4:1的對數幅度響應的通帶部分幅度譜；圖11是4階CIC + FIR4:1的對數幅度響應的通帶部分幅度譜。具體實施例方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實 施例，對本專利技術進4亍進一步詳細說明。請參閱圖2,為本專利技術的數字抽取濾波器的結構示意圖。本專利技術的數字抽 取濾波器包括帶級聯的余弦預濾波器的CIC濾波器、補償濾波器和FIR濾波 器。帶級聯的余弦預濾波器的CIC濾波器、補償濾波器和FIR濾波器依次相連。 本專利技術采用"頻率采樣法"生成補償濾波器。補償濾波器的頻響為被補償的濾 波器的幅響的倒數，即( (/) = 1/|//(/)1，最后通過"頻率采樣法"生成補償濾波器。請參閱圖3和圖4,本專利技術的數字抽取濾波器的帶級聯的余弦預濾波器的 CIC濾波器包括CIC濾波器和帶級聯本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種數字抽取濾波器，包括帶級聯的余弦預濾波器的ＣＩＣ濾波器，其特征在于：還包括補償濾波器和ＦＩＲ濾波器，所述帶級聯的余弦預濾波器的ＣＩＣ濾波器、補償濾波器和ＦＩＲ濾波器依次相連。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周化雨，
申請(專利權)人：深圳TCL工業研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：94[中國|深圳]