实现採样率转换的关键在于设计高效的数字滤波器对输入序列进行低通滤波处理,因此选择结构简单、处理高效的滤波器对于系统的设计是首要的问题。积分梳状滤波器就可以满足要求。
基本介绍
- 中文名:积分梳状滤波器
- 外文名:Integral comb filter
- 套用学科:通信
积分梳状滤波器原理
积分梳状滤波器(CIC)结构简单高效,不需要进行乘法运算,可以对高速数据流进行低通滤波运算。下面以CIC抽取滤波器为例进行分析。设抽取因子为D,则单级滤波器的冲激回响具有如下形式:
(2.100)
其传递函式为:
(2.101)
式中,
(2.102)
(2.103)
由式(2.101)可以看出,CIC滤波器由积分单元H1(z)和梳状单元H2(z)级联组成。单级CIC抽取滤波器如图1所示。
图1单级CIC抽取滤波器
利用Noble恆等式,可以得到其等效结构如图2所示。
图2单级CIC抽取滤波器等效结构
该等效结构使梳状单元工作在较低的採样率下,因此是实际採用的实现形式。
令z=ejw,分别计算积分单元和梳状单元的频率回响如下:
(2.104)
(2.105)
可以看出,梳状单元的幅频特性为H2(w)=2|sin(wD/2)|,具有梳齿的形状,这也是其名称的来由。滤波器总的频率回响为:
(2.106)
CIC滤波器并非理想低通滤波器,其频率回响有旁瓣电平的存在。单级CIC滤波器的旁瓣电平较大。例如较大时第一旁瓣的电平为:
(2.107)
与D比较:
(2.108)
为了降低旁瓣电平,可以採用多级CIC滤波器级联的办法来解决。N级级联的CIC滤波器幅频回响为:
(2.109)
主瓣与旁瓣电平相比,
(2.110)
N越大,旁瓣抑制得越好。但是,增大后,通带内的平坦度会变差,因此也不宜太多,一般以5级为限。级联CIC滤波器的实现框图如图3所示。
图3级联CIC抽取滤波器
同样,可以利用CIC滤波器实现内插过程,级联结构如图4所示。
图4级联CIC内插滤波器