[發(fā)明專利]通帶可選的數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110185084.0
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN112968688B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王媛;金磊;曾富華
• 申請（專利權(quán)）人: 西南電子技術(shù)研究所(中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所)
• 主分類號: H03H17/02
• 分類號: H03H17/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 陳慶

本發(fā)明公開的一種通帶可選的數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)方法，涉及無線通信領(lǐng)域中的信號濾波處理技術(shù)。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：通過窗函數(shù)類型選擇模塊選擇不同的濾波器窗函數(shù)類型，確定窗函數(shù)長度N；通過濾波器頻率響應(yīng)特性選擇模塊選擇不同的濾波器頻率響應(yīng)特性；通過濾波帶寬選擇模塊選擇不同的濾波帶寬；利用Matlab工具確定濾波系數(shù)；求出FIR數(shù)字濾波器階數(shù)M，并將濾波系數(shù)存儲在ROM組中的相對位置；濾波系數(shù)讀取模塊根據(jù)地址映射讀取ROM組中的濾波系數(shù)，對輸入信號和濾波系數(shù)進(jìn)行乘法和累加，其中數(shù)據(jù)折疊模塊先進(jìn)行數(shù)據(jù)折疊計(jì)算，濾波計(jì)算模塊再將折疊后的數(shù)據(jù)和濾波系數(shù)進(jìn)行濾波計(jì)算，輸出通帶可選的濾波后信號。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域中的信號濾波處理技術(shù)，涉及一種通帶可選的數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)已廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、地震預(yù)報(bào)、生物醫(yī)學(xué)、控制系統(tǒng)、水利工程、障檢測、故儀器儀表等領(lǐng)域。在數(shù)字信號處理系統(tǒng)中，無線通信接收端的信號源于模擬信號，經(jīng)抽樣形成離散時間信號，然后再將離散時間信號轉(zhuǎn)換為有限字長的數(shù)字信號形式。由于接收到的信號常常混有噪聲和多種頻率成分，因此需要對接受到的信號進(jìn)行數(shù)字濾波，濾波器可以去掉信號噪聲和其他不需要的信號分量。濾波器按所處理的信號分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器兩種，按所通過信號的頻段分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種。帶通濾波器就是只讓指定的一個頻段內(nèi)的信號通過，其他頻率的信號都抑制掉的濾波器，抑制低于或高于該頻段的信號、干擾和噪聲；帶阻濾波器則是抑制特定頻段的信號，其他頻率的信號都通過的濾波器。一個理想的帶通濾波器應(yīng)該有一個完全平坦的通帶，在通帶內(nèi)沒有放大或者衰減，并且在通帶之外所有頻率都被完全衰減掉，另外，通帶內(nèi)外的轉(zhuǎn)換在極小的頻率范圍完成。實(shí)際上，并不存在理想的帶通濾波器，實(shí)際的濾波器并不能夠?qū)⑵谕l率范圍外的所有頻率完全衰減掉，尤其是在所要的通帶外還有一個被衰減但是沒有被隔離的范圍，這通常稱為濾波器的滾降現(xiàn)象，并且使用每十倍頻的衰減幅度的dB數(shù)來表示。通常，濾波器的設(shè)計(jì)盡量保證滾降范圍越窄越好，這樣濾波器的性能就與設(shè)計(jì)更加接近，然而，隨著滾降范圍越來越小，通帶就變得不再平坦，開始出現(xiàn)“波紋”，這種現(xiàn)象在通帶的邊緣處尤其明顯，這種效應(yīng)稱為吉布斯現(xiàn)象。

在信號處理領(lǐng)域中，對于信號處理的實(shí)時性、快速性的要求越來越高，而在許多信息處理過程中，如對信號的過濾、檢測、預(yù)測等，都要廣泛地用到濾波器。其中數(shù)字濾波器具有穩(wěn)定性高、精度高、設(shè)計(jì)靈活、實(shí)現(xiàn)方便等許多突出的優(yōu)點(diǎn)，避免了模擬濾波器所無法克服的電壓漂移、溫度漂移和噪聲等問題。所謂數(shù)字濾波器，就是把輸入序列通過一定的運(yùn)算變換成輸出序列，輸入、輸出均為數(shù)字信號，通過數(shù)值運(yùn)算處理改變輸入信號所含頻率成分的相對比例，或者濾除某些頻率成分的數(shù)字器件或程序。因此，數(shù)字濾波的概念和模擬濾波相同，只是信號的形式和實(shí)現(xiàn)濾波方法不同，數(shù)字濾波通過數(shù)值運(yùn)算實(shí)現(xiàn)濾波，所以數(shù)字濾波器處理精度高、穩(wěn)定、體積小、重量輕、靈活、不存在阻抗匹配問題，可以實(shí)現(xiàn)模擬濾波器無法實(shí)現(xiàn)的特殊濾波功能。如果要處理的是模擬信號，可通過ADC和DAC在信號形式上進(jìn)行匹配轉(zhuǎn)換，同樣可以使用數(shù)字濾波器對模擬信號進(jìn)行濾波。數(shù)字濾波器是由數(shù)字乘法器、加法器和延時單元組成的一種裝置，其實(shí)就是一個數(shù)字信號處理器，它是一個離散時間系統(tǒng)，其功能是對輸入離散信號的數(shù)字代碼進(jìn)行運(yùn)算處理，以達(dá)到改變信號頻譜的目的。實(shí)際中主要使用數(shù)字計(jì)算機(jī)對數(shù)字信號按照預(yù)先編制的程序進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，若采用通用的計(jì)算機(jī)，隨時編寫程序就可以完成對信號的處理，但速度較慢；若采用專用的計(jì)算機(jī)，其芯片是根據(jù)固定的計(jì)算方法制成的一種集成電路，連接信號后就可以完成對信號的處理，速度較快，但處理方式無法更改；若采用可編程的計(jì)算機(jī)芯片，則既可以編寫不同程序以達(dá)到處理方式的多樣化，又具有較快的處理速度，因此是目前市場內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的。