第七部分:数字滤波器_CIC_HB篇
数字滤波器
数字滤波器1. 引言数字滤波器是一种用于处理数字信号的系统,用于去除信号中的噪声或者不需要的频率成分。
在实际应用中,数字滤波器广泛应用于通信系统、音频处理、图像处理等领域。
本文将介绍数字滤波器的概念和分类,并重点讨论常见的数字滤波器设计方法。
2. 数字滤波器的概念数字滤波器是一种离散的系统,其输入和输出都是离散的信号。
数字滤波器的作用是通过对输入信号进行采样和量化,利用一定的数学算法对信号进行处理,从而实现对信号频域的控制。
数字滤波器通常由一个差分方程或者一组差分方程描述,也可以通过离散时间传输函数或者差分方程的频率响应来描述。
数字滤波器可以分为两种类型:无限脉冲响应滤波器(IIR)和有限脉冲响应滤波器(FIR)。
3. 无限脉冲响应滤波器(IIR)无限脉冲响应滤波器是一种反馈系统,具有递归性质。
其输出取决于前一个输出和当前输入,并且具有无限长度的脉冲响应。
IIR滤波器的设计方法主要包括:•构造差分方程:可以通过对连续时间滤波器进行离散化来构造差分方程。
•传递函数设计:可以通过指定所需的幅频响应和相位响应来设计传递函数。
•构造频率响应:可以根据频率响应的要求,设计滤波器的频率特性。
IIR滤波器的优点是可以实现非常窄的带通、带阻等滤波特性,但由于其递归特性,容易产生数值不稳定性和相位失真的问题。
因此,在实际应用中需要进行稳定性和相位校正的处理。
4. 有限脉冲响应滤波器(FIR)有限脉冲响应滤波器是一种非递归系统,其输出只依赖于当前输入和有限个历史输入。
FIR滤波器的设计方法主要包括:•窗口函数设计:可以根据所需的滤波特性选择合适的窗口函数,如矩形窗口、汉宁窗口等。
•频率采样:可以通过对所需频率进行采样,然后通过反傅里叶变换得到滤波器的冲激响应。
•最小二乘设计:可以通过最小化输出与期望响应之间的误差来设计FIR滤波器。
FIR滤波器的优点是具有稳定的相位特性和线性相应,且易于实现。
然而,FIR 滤波器通常需要更多的计算资源,特别是在滤波器阶数较高时。
CIC滤波器的原理与设计
CIC 的冲击响应{1,010,()n D h n ≤≤-=其他,D 为CIC 滤波器的阶数(即抽取因子),Z 变换后11()1Dz H z z ---=-,当积分梳状滤波器的阶数不等于抽取器的抽取倍数时,令N=DM(N 为滤波器的 阶数,D 为抽取倍数)则积分梳状滤波器的传递函数为:)1(11)(1DM z zz H ----=M 是梳状滤波器中的延时因子,故称M 为差分延时因子;其频率总响应为12()()()jw jw jwH e H e H e ==sin(/2)sin(/2)wDM w =1()()22wDM wDM Sa Sa -⋅⋅x x x Sa /)sin()(=为抽样函数,且1)0(=Sa ,所以CIC 滤波器在0=ω处的幅度值为N ,即:DM e H j =)(0; 一般数字滤波器的指标:()20lg()()20lg ()a pa p a s a s H j H j H j H j ααΩ=ΩΩ=Ω通带最大衰减阻带最小衰减即:CIC 幅频特性响应曲线图由其频率响应函数可以看出其主瓣电平最大为D ,旁瓣电平为21.51()sin(3/2)/sin(3/2)sin(3/2)j DMH e DM DM ωπωπππ=⋅==,旁瓣与主瓣的差值 (用dB 数表示)为: dB A DM s 46.1323lg 20lg201===πα 可计算出旁瓣与主瓣的差值约为13.46,意味着阻带衰减很差,单级级联时旁瓣电平很大,为降低旁瓣电平,增加阻带衰减采用级联的方式,N 级频率响应为:)2()2()()2/sin()2/sin()(ωωωωωQ Q Q Qj Q Sa DM Sa DM DM e H -⋅⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=, 可得到N 级CIC 的旁瓣抑制 dB Q Q A DM Q Qs )46.13(23lg 20)lg(201⨯=⋅==πα 分析一下发现在Q 级联时多出了Q DM 这个处理增益,因此分析一下尽量减少带容差(通带衰减),即,在通带,幅度应尽量平缓;下面就它的幅平响应曲线来分析:00()20lg ()()20lg()ps j a p jw a j a s jw a H e H eH e H e αα==1、设在红线w1处抽取的信号带宽很窄,为无混叠信号的带宽,能很好的对窄带信号进行滤波,去除掉高频信号噪声;且在绿线w2=2pi/DM-w1处衰减值足够大,则在其信号带宽,红线到绿线,信号给CIC 滤 波器带来的混叠就可以忽略,计算此时阻带衰减:)2/sin()2/sin(lg 20()(lg 2022012w DM w DM e H e H A jw j ==·引入带宽比例因子b=B/(fs/DM ), B 为抽取信号的带宽,D 为抽取因子,M 为延时因子;fs 为输入端采样率,则w1=b*2pi/DM ;带入可化简得:b A lg 201-≈; (假设b=0.01;即fs=100MHz ,D=20,信号带宽为50khz,此时衰减为40dB);可见单级的CIC 滤波器的无混叠信号带宽的阻带衰减能达到40dB;;并不怎么大,适用于较粗略的滤波,适合放在第一级抽取;如果采用级联的方式可以加大无混叠信号带宽;但是满足的通带不够窄;2、在红线w1处幅度不能下降太多,通带幅值容差不能太大,否则会引起高频失真;设该带容差为s δ,则,)()(lg 2010jw j s e H e H =δ将w1带入可简化得)sin(lg 20b bs ππδ≈,当N 级时,其带容差也会增大;由上面分析可知,阻带衰减和带容差,只与带宽比例因子b 有关,Df Bb s /=,分析可知,在信号带宽一定的前提下,应尽可能采用小的抽取因子,或增大输入采样率;故一般把它放在抽取系统的第一级,所以在配置CIC 时,信号带宽,采样率,抽取因子,综合考虑,下面是阻带衰减和通带衰减的一个表:表1:大抽取因子下的通带衰减由CIC频幅响应图可以发现,幅频特性的零点位于1/M处(M取值为整数),这说明差分因子M决定了零点的位置;抽取因子D狭定了抽取后信号的采样频率,它同差分延时因子M一起还决定了主瓣和旁瓣的宽度;级数Q可以用来控制阻带衰减,Q越大阻带衰减越大,通带的混叠就越小,但Q越大,通带主瓣衰减也越大,所以Q不可太大,不宜超过5级。
CIC和HB
HB和CIC滤波器HB滤波器(半带滤波器):1、适用范围:D=2^M倍(即2的幂次方倍)的抽取和内插。
2、优点:计算效率高,实时性强。
3、特性:1)阻带与通带对称,通带波纹和阻带波纹相等。
2)滤波器的系数具有偶对称特性,且滤波器长度为偶数(滤波器阶数为奇数)。
3)经半带滤波器滤波后,进行两倍抽取时,信号通带内没有频谱混叠,但阻带内有频谱混叠。
半带滤波器函数firhalfband语法b=firhalfband(n,fp)b=firhalfband(n,win)b=firhalfband(n,dev,’dev’)b:函数返回滤波器系数,长度为n+1,其中序号为偶数的系数均为0;n:滤波器阶数,必须设置为偶数。
fp:小于1的正数,低通滤波器的归一化截止频率,1对应采样频率的一半。
win:窗函数名称,表示半带滤波器采用的函数类型。
dev:滤波器的阻带或通带容限(半带滤波器的阻带容限和通带容限想同)信号时域图信号频域图程序运行后所得到的滤波前后信号的时域图,滤波器的频率响应图如上图。
从图中可以看出,经半带滤波器滤波后的信号,与原信号相比,波形没有改变,但抽样速率降低了一半;半带滤波器通阻带容限相同,具有严格线性相位。
4、问题:怎样实现例如D=2^M倍(即2的幂次方倍)的抽取和内插。
答:将多级半带滤波器级联,形成所需要的高阶抽取。
CIC滤波器(积分梳妆滤波器):1、使用范围:一般用于数字上变频和数字下变频。
2、结构特点:结构简单,没有乘法器,只有加法器、积分器和寄存器,适合于工作在高采样率条件下,而且,CIC滤波器是一种基于零点相消的FIR滤波器,已经被证明是在高速抽取或插值系统中非常有效。
3、滤波器的冲激响应具有如下形式:h(n)=1 0<=n<=D-1;=0 其他式中,D即为CIC滤波器的阶数(也是抽取因子)。
4、组成:积分器和梳状滤波器级联。
5、缺点及解决缺点:旁瓣电平衰减小;第一旁瓣电平与主瓣电平差值几乎都是13.46 dB解决:级联每增加一级级联,旁瓣电平衰减增加13.46 dB6、多级与单级CIC的区别多级CIC滤波器和单级相比,通带容限增加(通带衰减增加)的同时,阻带容限减小(阻带衰减增加);7、函数fdesign.decimator(D,’CIC’,m,Fpass,As,Fs);D:降采样比Fs:采样频率Fp:信号带宽As:阻带衰减m:差分时延采用一般抽取和cic抽取区别采用resample实现抽取和用CIC和HB抽取和内插时域和频域差别。
cic滤波器原理详解
cic滤波器原理详解
级联积分梳状(Cascade Integrator Comb,CIC)[1]滤波器结构简单、标准化,是高速抽取器中十分简单有效的抗混叠滤波单元,已被广泛使用于多抽样率信号处理系统中。
其组成只有积分器、加法器、寄存器,没有乘法器,使得CIC滤波器非常适合在具有较强实时性和并行处理能力的FPGA 上实现。
但是其阻带衰减和通带波纹的相互抑制限制了其滤波性能。
锐化级联积分梳状滤波器[2]、CIC 滤波器的部分锐化[3]、在CIC 滤波器级联分解的基础上级联一级余弦滤波器[4]、二级补偿CIC 滤波器( TSC -CIC)[5]、内插二阶多项式级联积分梳状滤波器(ISOP-CIC)[6]都是用来进行CIC滤波器改进的技术。
但上述CIC 滤波器的改进或只是降低了通带衰减,或只是提高了阻带衰减,或同时降低通带衰减、提高阻带衰减,但是占用硬件逻辑资源较多。
数字滤波器PPT课件
(6.1.4)
如将|H(ej0)|归一化为 1 ,(6.1.3) 和 (6.1.4) 式则表示成:
p 20lg H(e jp ) dB
(6.1.5)
s 20lg H(e js ) dB
(6.1.6)
幅度下降到0.707时,ω=ωc,αp=3dB,称ωc为3dB通带
截止频率。
8
-
2. 按冲激响应h(n)长度分类
IIR与FIR滤波器在设计方法上有明显的不同。
9
-
3. 按实现方法 (或结构形式) 分类
数字滤波器可用常系数线性差分方程表示:
N
M
y(n) aky(nk) brx(nr)
k1
r0
如果滤波器的当前输出y(n)由输入的当前值x(n)与过去值 x(n-1), x(n-2),…, x(n-M)和输出的过去值y(n-1), y(n-2),…, y(n-N)确定,该滤波器称为递归滤波器;如果滤波器的当 前输出y(n)仅由输入的当前值x(n)和过去值x(n-1), x(n2),…确定,与输出y(n)的过去值无关,该滤波器称为非递 归滤波器。
x(n)
0.25
ห้องสมุดไป่ตู้
2 z-1 -0.379
图5.3.4 例5.3.2流图
4
z- - 11.24
-0.5
z-1 5.264
y(n)
23
-
(3)并联型 如果将级联形式的H(z),展开部分分式形式,得
到IIR并联型结构。
H ( z ) H 1 ( z ) H 2 ( z ) H k ( z ) (5.3.4)
画出该滤波器的直接型结构。
解:由H(z)写出差分方程如下:
y(n)5y(n1)3y(n2)1y(n3)8x(n)4x(n1)
《数字滤波器的原理》课件
学习数字滤波器需要系统地掌握数字信号处理基础知识、滤波器的概念和性能指标等,建 议通过专业书籍和开放式课程进行学习。
数字信号处理基础知识
采样定理与离散化
数字滤波器的理论基础之一, 采样定理保证了数字信号和模 拟信号的等效性。
Z变换的基本概念
Z变换是数字信号处理中一种 重要的数学工具,可以将离散 信号转化为复数域中的函数。
FIR与IIR滤波器概述
FIR滤波器采用一种有限长的 冲激响应作为滤波器的输出, IIR滤波器采用反馈结构使输出 受到当前和过去输入的影响。
IIR滤波器的概念及特点
Infinite Impulse Response (IIR)滤波器具有无限 长的冲激响应,比FIR滤波器具有更高的效率和 更少的延迟。
原理与设计方法
IIR滤波器的设计方法有双线性变换法、脉冲响 应不变法等。滤波器的性能指标包括通带幅度 响应、阻带幅度响应、通带和阻带边缘频率等。
数字滤波器设计工具
1
MATLAB中数字滤波器设计工具
MATLAB提供了fdatoБайду номын сангаасl、filterdesign等工具箱,可用于数字滤波器的设计和性能分析。
2
Simulink中数字滤波器的建模与仿真
Simulink提供了多种滤波器模块,可用于数字滤波器系统的建模和仿真。
3
DSP芯片中数字滤波器的实现与编程
数字滤波器实例应用
语音信号处理中的数字 滤波器应用
数字滤波器被广泛应用于语音 增强、语音合成、语音识别等 领域。
图像处理中的数字滤波 器应用
生物医学信号处理中的 数字滤波器应用
数字滤波器可以实现图像去噪、 增强、锐化等功能,被广泛应 用于计算机视觉和图像处理领 域。
数字滤波器的基本结构
数字网络的信号流图表示
① 通路:沿同一方向传输的连通支路 ② 环路:闭合的通路 ③ 环路增益 : 环路中所有支路增益之积 ④ 前向通路 :从输入节点到输出节点通过 任何节点仅一次的通路 ⑤ 前向通路增益:前向通路中所有支路增 益之积
29
二阶数字滤波器的例子: y(n) a1y(n 1) a2 y(n 2) b0x(n)
级联型 I I R 数字滤波器
并联型
直接Ⅰ型 直接Ⅱ型
转置型
34
N
M
y(n) ak y(n k) bm x(n m)
k 1
m0
x(n)
b0
y(n)
Z 1
b1 x(n 1)
Z 1
x(n 2)
b2
Z 1 a1
y(n 1)
Z 1
a2
y(n 2)
Z 1 bM
x(n M )
Z 1
aN 1
y(n N 1)
M2
(1 pm z1) (1 qm z1)(1 qm z1)
A
m1 N1
m1 N2
(1 ck z1) (1 dk z1)(1 dkz1)
k 1
k 1
44
将共轭因子组合成实系数的二阶因子,两 个一阶构成一个二阶有:
M1
M2
(1 pm z1) (1 1m z1 2m z2 )
H (z)
A
M
bm zm
H(z)
m0 N
1 ak zk
k 1
式中 N N1 2N2
N1
Ak
k 1 1 ck z1
N2 k 1
Bk (1 gk z1)
(1
d
k
z
1
低通数字滤波器的主要参数CIC滤波器主要参数
低通数字滤波器的主要参数CIC滤波器主要参数插⼊损耗(Insertion Loss):由于滤波器的引⼊对电路中原有信号带来的衰耗。
通带纹波:频响中通带的最⼤幅值和最⼩幅值之间的差值。
正常的纹波⼀般⼩于1db。
不过也视情况⽽⾔,通带纹波会导致通带内的幅值⼤⼩有变化,⼀般要求越⾼,纹波越⼩越好。
通带纹波和滤波器的阶数有关系,阶数越⼤纹波越⼩。
表达式为:-20log10(最⼤幅度)-(-20log10(最⼩幅度) [个⼈感觉通带纹波就是通带衰减ap,但是没找到资料确认]通带容限误差δp :δp ≥ 1/6 * ((pi* fp*M / Fs)^2) M是滤波器的长度 ,fp是通带截⽌频率,Fs是输⼊信号采样率阻带容限误差δs :δs ≥ fs*M/Fs fs是阻带截⽌频率通带衰减 ap(Apass) :20*lg((1+δp) / (1-δp))阻带衰减 as(Astop) :20*lgδs通带截⽌频率 fp :信号在低于通带截⽌频率时,衰减量必须⼩于某个指标——通带纹波阻带截⽌频率 fs :信号在⾼于阻带截⽌频率时,衰减量必须⼤于某个指标——阻带衰减信号滤波后的频谱响应 = 滤波前的频谱 * 滤波器的频率响应在CIC滤波器设计过程中,只要考虑的参数:通带纹波Apass、通带截⽌频率,阻带截⽌频率,阻带衰减接下来,我们看图说话:CIC滤波器:半带滤波器:补偿滤波器:我们⽤fdesign⼯具设计cic补偿滤波器(参考博客:https:///wordwarwordwar/article/details/80561023)1 Fs=1e6;2 hd_cic = cascade(hd1,hd2,hd3,Hb1,Hb2); %%这⾥的dfilt,mfilt对象是⽤fdatool设计导出的,此处省略介绍(见于后续博客) 34 d4 = fdesign.ciccomp(1, ...55,100,800,.0025,100,2000); % design a cic compensator filter6 Hd(4) = design(d4);7 hvt=fvtool(hd_cic,Hd(4),cascade(hd_cic,Hd(4)),'Fs',[Fs Fs/500 Fs], ... % plot whole response8'ShowReference', 'off');910 legend(hvt, 'CIC','CIC compensator', 'Whole response','Location', 'Northeast');d4是补偿滤波器fdesign.ciccomp(滤波器delay,级数,通带截⽌频率,阻带截⽌频率,通带纹波,阻带衰减,当前滤波器输⼊信号的采样率);。
第7章 数字滤波器结构
x(n)
解:由差分方程,写出其系统函数 -1 -1 -1 z 0 0.25 z -3 1 2 3 4 -1 1 3z -1 18z 11z 27z z 9 0.125 z -2 H-0.5 (z ) 1 2 3 4 16 12z 2z 4z z
0.625
H (z)
1 a k z k
k 1
r 0 N
A
将系统函数进行进一步分解,使分子、分母中每个因式 的次数不高于2,这样可以使各项系数都是实数。
数字信号处理
15
(2)基本二阶节的级联结构 经过若干分解及整理,可将H(z)分解为实系数二节因子 的形式。 M ( 1 b1i z 1 b2i z 2 ) H (z ) A 1 2 ( 1 a z a z ) i 1 1i 2i
b0 y2(n-1) y2(n-2) z
-1
y(n)
b1 b2
z-1
z-1
...
...
...
...
...
z-1
-aN-1 -aN
bN-1 bN
z-1
y2(n-N)
...
数字信号处理
11
由于对调后前后两路都有一条内容完全相同的延时链, 可以合并为一条即可。
x(n) -a1 -a2 z
-1
b0 b1 b2
画出其并联结构。 解 根据差分方程,得出对应系统函数为 1 3z1 11z2 27z3 18z4 H (z ) 16 12z1 2z 2 4z 3 z 4
第7章 数字滤波器结构
第7章 数字滤波器结构
b0 -a1 -a2 z
-1
x(n) z-1
y(n)
第七部分:数字滤波器_CIC_HB篇
Q 13.46 dB
抽取结构的CIC滤波器
单级CIC抽取滤波器的实现,及其等效结构
多级CIC抽取滤波器的实现,以及其等效结构
Kerry
CIC滤波器的具体实现
Kerry
CIC滤波器的仿真
Kerry
CIC的上板验证
激励数据
Kerry
CIC的上板验证
抽取滤波器后的结果
Kerry
HB滤波器的理论原理
HB滤波器是一种特殊的FIR滤波器,其频率响应满足如下关系
A C S P
HB滤波器的性质
H (e j ) 1 H (e j ( ) )
H (e j / 2 ) 0.5
适合2倍速率的抽取
Kerry
Matlab设计HB滤波器
H 2 ( j ) 1 e j D e j D / 2 e j D / 2 e 2 2 D 2 j e j D / 2 sin( ) 2 D 2 e j ( D ) / 2 sin( ) 2
j D / 2
Kerry
CIC滤波器的理论与原理
CIC的冲击响应
1 , 0 n D -1 h(n) 0 , 其他
CIC的冲击响应的Z变换为
H ( z ) h(n)z n
n 0 D 1
1 zD 1 z 1 1 (1 z D ) 1 1 z H1 ( z )H 2 ( z )
Kerry
CIC滤波器的理论与原理
H1(Z)的响应曲线
Kerry
CIC滤波器的理论与原理
H2(Z)的响应曲线
Kerry
CIC滤波器的理论与原理
数字cic滤波器工作原理
数字cic滤波器工作原理数字CIC滤波器是一种常用的数字滤波器,其主要作用是对输入信号进行降采样和滤波处理。
CIC滤波器具有简单的结构和高效的性能,因此在数字信号处理中得到了广泛的应用。
CIC滤波器的工作原理可以简单地分为两个步骤:差分运算和累加运算。
首先,输入信号经过差分运算,得到差分输出。
差分运算可以通过延迟器和减法器实现,其目的是计算输入信号的差分值。
然后,差分输出经过累加运算,得到累加输出。
累加运算可以通过累加器实现,其目的是计算差分输出的累加值。
累加输出即为CIC滤波器的输出信号。
CIC滤波器的核心思想是通过差分和累加运算实现信号的低通滤波。
差分运算可以看作是对输入信号进行微分操作,相当于对高频分量进行了滤除。
累加运算可以看作是对差分输出进行积分操作,相当于对低频分量进行了保留。
因此,CIC滤波器可以有效地滤除高频噪声,保留低频信号。
CIC滤波器的滤波性能主要由两个参数决定:差分延迟和累加延迟。
差分延迟决定了滤波器的截止频率,即能够滤除的最高频率分量。
累加延迟决定了滤波器的抽取率,即能够保留的最低频率分量。
通过调整这两个参数,可以实现对不同频率范围的信号进行滤波。
CIC滤波器的优点是结构简单,计算量小。
由于其只包含了延迟器、减法器和累加器等基本运算单元,因此其硬件实现较为简单,适合于集成电路的设计和实现。
同时,CIC滤波器的计算量也较小,可以在实时系统中实现高效的信号处理。
然而,CIC滤波器也存在一些问题。
首先,由于其差分和累加运算的特性,CIC滤波器会引入一定的信号延迟。
这个延迟是由差分和累加的阶数决定的,可能导致滤波器的响应不够实时。
其次,CIC 滤波器对输入信号的动态范围较为敏感,对于幅度较大的信号可能会引入非线性失真。
为了解决这些问题,可以采取一些改进措施。
例如,可以通过增加CIC滤波器的阶数来降低滤波器的截止频率,以提高滤波器的响应速度。
同时,可以采用多级CIC滤波器的结构,以减小每级滤波器的动态范围,从而降低非线性失真。
cic滤波器丢数
Cic滤波器丢数1. 什么是CIC滤波器CIC(Cascade Integrator-Comb)滤波器是一种数字滤波器,通常用于数字信号处理中的抽取和插值操作。
它由级联的积分器和组合器组成,可以实现高效的低通滤波。
CIC滤波器的结构简单,延迟小,并且具有线性相位特性,因此被广泛应用于通信、音频处理、雷达信号处理等领域。
2. CIC滤波器原理2.1 积分操作CIC滤波器的第一部分是一个级联的积分操作。
积分操作可以看作是对输入信号进行累加运算。
在离散时间下,积分操作可以表示为:y[n]=y[n−1]+x[n]其中,y[n]表示输出信号,x[n]表示输入信号。
2.2 组合操作CIC滤波器的第二部分是一个组合操作。
组合操作通过减去相邻时刻的输出值来实现差分运算。
在离散时间下,组合操作可以表示为:z[n]=y[n]−y[n−1]其中,z[n]表示最终输出信号。
2.3 整体结构CIC滤波器的整体结构是级联的积分操作和组合操作。
输入信号首先经过级联的积分器,然后再经过组合器,最终得到输出信号。
整个滤波器的传递函数可以表示为:H(z)=1−z−M 1−z−1其中,M表示积分操作的阶数。
3. CIC滤波器丢数问题3.1 丢数现象CIC滤波器在抽取和插值操作中都存在丢数现象。
抽取操作是指将输入信号的采样率降低,而插值操作是指将输入信号的采样率提高。
在抽取操作中,CIC滤波器会导致输出信号比输入信号少一部分样本。
这是由于积分操作引入了延迟,并且组合操作会减去相邻时刻的输出值,从而导致部分样本丢失。
在插值操作中,CIC滤波器会导致输出信号比输入信号多一部分样本。
这是由于积分操作引入了延迟,并且组合操作会增加相邻时刻的输出值,从而导致部分样本重复。
3.2 解决方法为了解决CIC滤波器丢数问题,可以采取以下方法:3.2.1 增加积分操作的阶数增加积分操作的阶数可以减小丢数现象。
通过增加积分操作的阶数,可以增加滤波器的延迟,从而使得输出信号中丢失的样本数量减少。
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Kerry
CIC滤波器的理论与原理
H1(Z)的响应曲线
Kerry
CIC滤波器的理论与原理
H2(Z)的响应曲线
Kerry
CIC滤波器的理论与原理
CIC滤波器的总体响应
H (e j ) H1 (e j ) H 2 (e j ) sin(
D
2
)
e j (1 D ) / 2
Kerry
HB滤波器的具体实现
有一半的系数为零,因为乘法运算可以减少一半 系数设计成了对称系数,乘法运算又可以减少一半 整个结构时分复用一个乘法器
REG0 R E G REG1 R E G REG2 R E G REG3 R E G REG12 R E G
REG
REG13
R E G REG26
R E G REG25
FPGA
在软件无线电中的工程应用
数字滤波器篇
中嵌教育() Kerry
Kerry
内容概要
CIC滤波器的理论与原理 CIC滤波器的具体实现 CIC滤波器的仿真与验证 HB滤波器的理论原理 HB滤波器的具体实现 HB滤波器的仿真
Kerry
概述
CIC滤波器:级联积分梳状滤波器 HB滤波器:半带滤波器 进行粗略的 滤波,并下抽数据,降低数据率,以便后续的 FIR滤波器能够处理,并进行更精确的滤波
Kerry
Q 13.46 dB
抽取结构的CIC滤波器
单级CIC抽取滤波器的实现,及其等效结构
多级CIC抽取滤波器的实现,以及其等效结构
Kerry
CIC滤波器的具体实现
Kerry
CIC滤波器的仿真
Kerry
CIC的上板验证
激励数据
Kerry
CIC的上板验证
抽取滤波器后的结果
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R E G REG24
R E G REG23
R E G REG14
h(0) h(2) h(12) h(13) R E G R E G
Kerry
HB滤波器的仿真
Kerry
HB的上板验证
输入的激励数据
Kerry
HB的上板验证
滤波以后的结果
Kerry
实验
CIC滤波器的仿真 CIC滤波器的上板验证 使用Matlab设计HB滤波器的系数 HB滤波器的仿真 HB滤波器的上板验证
sin( ) 2 D Sa (
D
) Sa 1 ( ) e j (1 D ) / 2 2 2
响应曲线
Kerry
CIC滤波器的性能分析
主瓣的电平为
H (e j 0 ) D
第一旁瓣的电平为
H (e j )
3 2 2 D
3 ) 1 2 3 3 sin( ) sin( ) 2D 2D sin(
HB滤波器的理论原理
HB滤波器是一种特殊的FIR滤波器,其频率响应满足如下关系
A C S P
HB滤波器的性质
H (e j ) 1 H (e j ( ) )
H (e j / 2 ) 0.5
适合2倍速率的抽取
Kerry
Matlab设计HB滤波器
Kerry
CIC滤波器的理论与原理
CIC的冲击响应
1 , 0 n D -1 h(n) 0 , 其他
CIC的冲击响应的Z变换为
H ( z ) h(n)z n
n 0 D 1
1 zD 1 z 1 1 (1 z D ) 1 1 z H1 ( z )H 2 ( z )
其中H1(Z)为
H1 ( z )
1 1 z 1
H2(Z)为
H2 ( z) 1 z D
Kerry
CIC滤波器的理论与原理
分析H1(Z)和H2(Z) 从结构上可以看出H1(Z)其实就是一个积分器。 通过Z变换和傅立叶变换的关系可得两式的傅立叶变换
H1 (e j ) 1 1 e j 1 e j / 2 (e j / 2 e j / 2 ) j e j / 2 2 sin( ) 2 e j ( ) / 2 2 sin( ) 2
H 2 ( j ) 1 e j D e j D / 2 e j D / 2 e 2 2 D 2 j e j D / 2 sin( ) 2 D 2 e j ( D ) / 2 sin( ) 2
j D / 2
Kerry
课后习题
1)用Matlab设计HB滤波器 2)并用ISE的Core Generation生成相应的 HB滤波器 3)上板验证生成的滤波器
Kerry
A1
2D 3
第一旁瓣相对于主瓣的衰减为
s 20lg
D 3 20lg 13.46dB A1 2
单级CIC阻带衰减太小,通过多级级联来提高阻带衰减
H Q (e j ) sin(
D
2
Q
)
s Q 20 lg(
D Q ) A1 D ) A1
sin( ) 2
Q 20 lg(