[发明专利]一种数字抽取滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及滤波器，尤其涉及一种数字抽取滤波器。 

背景技术

数字抽取滤波器(Digital Decimation Filter)被应用于基于∑-Δ调制的模数转换器(ADC)中。基于∑-Δ调制的模数转换器使用过采样，噪声成形，数字抽取滤波器，来获得较高的信噪比。使用过采样是因为，随着倍数R的增加，量化噪声谱与信号谱重叠的分量越来越少。噪声成形使噪声能量集中到高频部分。数字低通抽取滤波器在频带π/R＜|ω|≤π内消除量化噪声，而信号分量没有改变，因此提高了信噪比。数字抽取滤波器不仅可以使用于基于∑-Δ调制的ADC中，还可以使用于数字下变频器(DDC)和数字上变频器(DUC)中。 

数字抽取滤波器的目的是为了使过采样速率为f_s的数字信号通过滤波和下采样恢复到Nyquist速率f_N的信号，并同时尽量只保留|ω|≤π/R内的信号，而滤出带外噪声。它实际上就充当噪声成型后的截止频率为|ω|向≤π/R的低通滤波器的角色。R又称为样本速率改变因子，R＝f_s/f_N。由Nyquist采样定理，则我们感兴趣的模拟信号最大频率f_c≤f_N/2＝f_s/2R，当归一化f_s/2为π，则ω_c≤π/R，其中ω_c＝2πf_c。 

级联积分梳状(Cascaded Integrator-Comb，简写为CIC)滤波器有结构简单的特点(当使用积分-抽取-微分的结构时，没有乘法运算)，因此一般在前端使用低阶的CIC滤波器。当经过CIC滤波器后，速率下降R1倍。在较低速率时，可以使用通带内波动小，阻带衰减很快的FIR滤波器。这样的FIR滤波器的抽头数较多，但由于工作在低速率下，因此带来的复杂度的增加不大。 

N阶的CIC滤波器为H(z)＝((1-z^-R)/(1-z^-1))^N，其中N是阶数。在数字抽取滤波器的前端使用CIC滤波器的原因是实现简单，但使用IIR结构时没有乘法，而且当N较大时，它的旁瓣衰减较大。一般情况下，抽取因子R是2的L幂次，即R＝2^L，则CIC滤波器的传递函数可写为H(z)=(1+z-1)N(1+z-2)N...(1+z-2L-1)N.]]> 因此CIC滤波器可以实现为级联的滤波-2倍抽取形式。