[發明專利]一種CIC-HB級聯式數字濾波器及其驗證方法

在審

• 申請號: 202211620853.6
• 申請日: 2022-12-16
• 公開（公告）號: CN116015248A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 章強
• 申請（專利權）人: 淮安匯鴻精密模具有限公司
• 主分類號: H03H17/06
• 分類號: H03H17/06;H03H17/02
• 代理公司: 南京中高專利代理有限公司 32333
• 代理人: 陳章

本公開了一種CIC?HB級聯式數字濾波器及其驗證方法，CIC?HB級聯式數字濾波器采用兩級CIC模塊和一級HB模塊級聯所得，其中第一級為四階八倍抽CIC模塊，第二級為九階八倍抽CIC模塊，第三級為十階二倍抽HB模塊。本發明基于Sigma?Delta調制器的輸出，提出一種信號的降采樣和濾波功能的CIC?HB級聯式抽取濾波器，能夠將過采樣后的數據降低到信號帶寬的2倍范圍內，本系統擁有比傳統架構更小的功率信噪比損失比，實現了20.4bit的有效數據精度，同時給出該CIC?HB級聯式抽取濾波器的數字設計、驗證策略及其結果。

技術領域

本申請涉及信號濾波領域，特別涉及一種CIC-HB級聯式數字濾波器及其驗證方法。

背景技術

在當今大數據時代背景下，信息技術的發展以數字化、網絡化和智能化為主要發展方向。而在我們實際生活中，絕大多數信號都是模擬信號，數字信號只占一小部分。模擬信號通常是基于時間的連續函數，可以通過幅度和時間上的離散化，用離散的序列表示出來，這也是模數轉換的整個過程，信號的模數轉換以后就可以通過嵌入式SoC或計算機進行一系列數字域處理，完成信號的編碼、傳輸、存儲等工作。同時，隨著數字信號處理技術飛速發展，對于數字信號的采集編碼，傳輸處理等應用需求也越來越大，同時為了優化處理速度以及存儲空間，設計者在數字信號處理系統中常使用多種采樣率，因此多速率數字信號處理技術得到了廣泛的關注與應用。

將模擬實現與數字域緊密連接的就是模數轉換器(Analog?to?DigitalConverter，ADC)，基于過采樣和噪聲整形技術的Sigma-Delta?ADC以其高精度，高信噪比的特性，在中長波高分辨率的應用場合中被廣泛應用。Sigma-Delta調制器和數字抽取濾波器組合成完整的Sigma-Delta?ADC系統。Sigma-Delta調制器主要功能就是過采樣和噪聲整形，而過采樣后的信號最終需要降低到采樣帶寬的2倍。

發明內容

本發明基于Sigma-Delta調制器的輸出，提出一種信號的降采樣和濾波功能的CIC-HB級聯式抽取濾波器，能夠將過采樣后的數據降低到信號帶寬的2倍范圍內，本系統擁有比傳統架構更小的功率信噪比損失比，實現了20.4bit的有效數據精度，同時給出該CIC-HB級聯式抽取濾波器的數字設計、驗證策略及其結果。

本申請實施例公開了一種CIC-HB級聯式數字濾波器，采用兩級CIC模塊和一級HB模塊級聯所得，其中第一級為四階八倍抽CIC模塊，第二級為九階八倍抽CIC模塊，第三級為十階二倍抽HB模塊。

相應地，還公開了CIC-HB級聯式數字濾波器的驗證方法，如上述的四階八倍抽CIC模塊的驗證方法，基于MATLAB平臺進行算法建模，設定抽取率D為8，通帶截止頻率為1KHz，阻帶起始頻率為2KHz，通帶波紋為±0.01db以及阻帶衰減-90db構建第一階CIC模型。

相應地，還公開了CIC-HB級聯式數字濾波器的驗證方法，如上述的九階八倍抽CIC模塊的驗證方法，基于MATLAB平臺進行算法建模，設定抽取率D為8，通帶截止頻率為1KHz，阻帶起始頻率為2KHz，通帶波紋為±0.01db以及阻帶衰減-90db構建第二階CIC模型。

相應地，還公開了CIC-HB級聯式數字濾波器的驗證方法，如上述的十階二倍抽HB模塊的驗證方法，輸入采樣率4KHz，抽取率2倍，通帶0.5KHz，阻帶開始1.5KHz，通帶波紋±0.01db，阻帶衰減80db，通過MATLAB進行算法建模。

與現有技術相比，本發明應用于Sigma-Delta模數轉換器中，處理對象為Sigma-Delta調制器輸出一位數字比特流，具有較高的采樣頻率以及高頻噪聲。本發明能夠準確處理的輸入信號速率為一位量化256KHz的信號比特流，輸出信號為2KHz，能夠實現在調整信號速率的同時保證通帶有效信號的完整。本發明的主要性能指標和優勢可概況為：

(1)實現低通濾波：盡可能減少通帶信號衰減和濾除高頻噪聲；