[發明專利]CIC和FIR濾波器級聯方案設計方法及系統

在審

• 申請號: 202210570612.9
• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN114978108A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 劉立業;朱澤坤;余海龍;謝鵬
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: H03H17/02
• 分類號: H03H17/02;G06F30/33
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 閆客

本發明公開一種CIC和FIR濾波器級聯方案設計方法及系統，屬于基帶處理技術領域，方法包括：在matlab里仿真抽取/內插過程中不同濾波方案中CIC和FIR幅頻級聯效果；根據不同濾波方案對應的幅頻級聯效果，結合程序的資源余量，確定CIC和FIR濾波器級聯方案。本發明通過在matlab中準確仿真CIC和FIR頻域級聯效果，根據不同濾波方案的幅頻級聯效果，結合程序的資源余量，精確地選擇CIC級數和FIR階數，以最合適、最少的資源達到系統要求，滿足所需濾波效果，在實際的基帶處理中具有較大的應用意義。

技術領域

本發明涉及基帶處理技術領域，具體涉及一種CIC和FIR濾波器級聯方案設計方法及系統。

背景技術

基帶處理技術中，FIR和CIC是常見的數字濾波器，尤其處理窄帶信號時，CIC濾波器具有不消耗乘法器的優點，抽取系統中常將CIC濾波器和FIR濾波器級聯。但是目前的技術里，是將CIC濾波器和FIR濾波器分開設計的，即分別單獨設計CIC濾波器和FIR濾波器，比如公開號為CN 105066990 A的發明專利申請公開了一種適用于捷聯慣性導航的高精度數字濾波器，其包括抽樣梳狀濾波器、FIR二抽一補償濾波器、和FIR四抽一濾波器；所述抽樣梳狀濾波器是采用由Hogenauer提出的一種高效的降采樣濾波器結構實現的，用于實現高倍率的降頻；所述FIR二抽一補償濾波器是通過matlab中的‘fir2’函數產生，該函數可以設計多通帶任意響應曲線相位FIR濾波器，該濾波器主要用于補償前級CIC濾波器在通帶邊緣的衰減并實現二倍的抽取；所述FIR四抽一濾波器采用Parks-McClellan算法來計算最優濾波器的系數，該濾波器采用通帶紋波低，過度帶窄，阻帶衰減大，濾波器階數高的濾波器。適用于捷聯慣性導航系統數據采樣要求。

文章“一種基于CIC和FIR的低功耗數字濾波器設計，(中國科學技術大學學報，第41卷第10期，2011年10月，孔陽等)”，提出一種基于CIC濾波器和FIR濾波器的低功耗數字濾波解決方案.系統由四級前端CIC濾波器、三級前端FIR濾波器和一級離線均衡FIR濾波器構成，對各級濾波器和整個系統的幅頻特性和相頻特性進行了研究，并通過仿真完成性能驗證。

但均未將CIC濾波器和FIR濾波器作為一個整體統一設計，因此不能精細地確定取得所需濾波效果時的CIC級數和FIR階數；而且也未考慮資源余量，無法獲取最少最優資源時的級聯方案。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于如何確保所設計CIC和FIR濾波器級聯能滿足所需濾波效果。

本發明通過以下技術手段實現解決上述技術問題的：

一方面，本發明提出了一種CIC和FIR濾波器級聯方案設計方法，所述方法包括：

在matlab里仿真抽取/內插過程中不同濾波方案中CIC濾波器和FIR濾波器幅頻級聯效果；

根據不同濾波方案對應的幅頻級聯效果，結合程序的資源余量，確定CIC濾波器和FIR濾波器級聯方案；

在仿真時，第一級CIC濾波器的頻域濾波響應以基帶數據采樣率fs歸一化，第一級CIC濾波器幅頻響應為：

N*20*log10(abs(sin(D1*x)./sin(x)/D1)

其中，N為CIC濾波器的級數，D1為第一級抽取倍數，x為等分的[0180(度)]角度區間，D1為本級抽取倍數；

FIR濾波器的幅頻響應以抽取/內插后采樣率fs/D1歸一化，FIR濾波器的幅頻響應是：

20*log10(abs(fft(coeff))

其中，coeff為FIR濾波器系數。