[发明专利]一种CIC-HB级联式数字滤波器及其验证方法

说明书

本公开了一种CIC‑HB级联式数字滤波器及其验证方法，CIC‑HB级联式数字滤波器采用两级CIC模块和一级HB模块级联所得，其中第一级为四阶八倍抽CIC模块，第二级为九阶八倍抽CIC模块，第三级为十阶二倍抽HB模块。本发明基于Sigma‑Delta调制器的输出，提出一种信号的降采样和滤波功能的CIC‑HB级联式抽取滤波器，能够将过采样后的数据降低到信号带宽的2倍范围内，本系统拥有比传统架构更小的功率信噪比损失比，实现了20.4bit的有效数据精度，同时给出该CIC‑HB级联式抽取滤波器的数字设计、验证策略及其结果。

技术领域

本申请涉及信号滤波领域，特别涉及一种CIC-HB级联式数字滤波器及其验证方法。

背景技术

在当今大数据时代背景下，信息技术的发展以数字化、网络化和智能化为主要发展方向。而在我们实际生活中，绝大多数信号都是模拟信号，数字信号只占一小部分。模拟信号通常是基于时间的连续函数，可以通过幅度和时间上的离散化，用离散的序列表示出来，这也是模数转换的整个过程，信号的模数转换以后就可以通过嵌入式SoC或计算机进行一系列数字域处理，完成信号的编码、传输、存储等工作。同时，随着数字信号处理技术飞速发展，对于数字信号的采集编码，传输处理等应用需求也越来越大，同时为了优化处理速度以及存储空间，设计者在数字信号处理系统中常使用多种采样率，因此多速率数字信号处理技术得到了广泛的关注与应用。

将模拟实现与数字域紧密连接的就是模数转换器(Analog to DigitalConverter，ADC)，基于过采样和噪声整形技术的Sigma-Delta ADC以其高精度，高信噪比的特性，在中长波高分辨率的应用场合中被广泛应用。Sigma-Delta调制器和数字抽取滤波器组合成完整的Sigma-Delta ADC系统。Sigma-Delta调制器主要功能就是过采样和噪声整形，而过采样后的信号最终需要降低到采样带宽的2倍。

发明内容

本发明基于Sigma-Delta调制器的输出，提出一种信号的降采样和滤波功能的CIC-HB级联式抽取滤波器，能够将过采样后的数据降低到信号带宽的2倍范围内，本系统拥有比传统架构更小的功率信噪比损失比，实现了20.4bit的有效数据精度，同时给出该CIC-HB级联式抽取滤波器的数字设计、验证策略及其结果。

本申请实施例公开了一种CIC-HB级联式数字滤波器，采用两级CIC模块和一级HB模块级联所得，其中第一级为四阶八倍抽CIC模块，第二级为九阶八倍抽CIC模块，第三级为十阶二倍抽HB模块。

相应地，还公开了CIC-HB级联式数字滤波器的验证方法，如上述的四阶八倍抽CIC模块的验证方法，基于MATLAB平台进行算法建模，设定抽取率D为8，通带截止频率为1KHz，阻带起始频率为2KHz，通带波纹为±0.01db以及阻带衰减-90db构建第一阶CIC模型。

相应地，还公开了CIC-HB级联式数字滤波器的验证方法，如上述的九阶八倍抽CIC模块的验证方法，基于MATLAB平台进行算法建模，设定抽取率D为8，通带截止频率为1KHz，阻带起始频率为2KHz，通带波纹为±0.01db以及阻带衰减-90db构建第二阶CIC模型。

相应地，还公开了CIC-HB级联式数字滤波器的验证方法，如上述的十阶二倍抽HB模块的验证方法，输入采样率4KHz，抽取率2倍，通带0.5KHz，阻带开始1.5KHz，通带波纹±0.01db，阻带衰减80db，通过MATLAB进行算法建模。

与现有技术相比，本发明应用于Sigma-Delta模数转换器中，处理对象为Sigma-Delta调制器输出一位数字比特流，具有较高的采样频率以及高频噪声。本发明能够准确处理的输入信号速率为一位量化256KHz的信号比特流，输出信号为2KHz，能够实现在调整信号速率的同时保证通带有效信号的完整。本发明的主要性能指标和优势可概况为：

(1)实现低通滤波：尽可能减少通带信号衰减和滤除高频噪声；