基于数字下变频的低通滤波器设计
周遐1 金瑞2 钟思佳3 李瑞锋4
(昆明冶金高等专科学校 自动化与电力学院 云南 昆明 650033)
摘要:本文在了解数字下变频技术的基础上,对数字下变频器中的低通滤波器的结构进行了研究,然后先用MATLAB软件根据对滤波器结构的分析进行了具体的设计,以得到VHDL程序语言设计的相关参数和对滤波器性能的分析,最后对结果进行分析和总结.
关键词:数字低通滤波器;MATLAB;FIR
Based on DDC low pass filter design
Zhou Xia Jin Rui Zhong Si-jia LI rui-feng
(The faculty of Automation and Electric power, kunming Metallurgy college, Kunming, 650033,China )
Abstract: This article in understood the DDC technology in the foundation, has conducted the research to in the DDC low pass filter structure, then used the MATLAB software basis to carry on the concrete design first to the filter structure analysis, by obtained the VHDL program language design related parameter and to the filter performance analysis, finally carried on the analysis and the summary to the result.
Key words: digital lowpass filter;MATLAB;FIR
0 引言
现行的软件无线电实现方案大多采用数字变频技术,通过对数字信号的采样率进行变换,以缓解DSP处理速度的压力.数字下变频,就是通过混频,多级抽取滤波,重采样等步骤,降低射频带通采样信号或中频采样信号的采样频率,从而使DSP进行实时信号处理.
1 数字下变频与数字低通滤波器
1.1 数字下变频技术
数字下变频技术是数字接收机的核心技术之一,它包括数字混频正交变换,抽取及高效率数字滤波等.其中数字混频正交变换部分完成频谱搬移工作,抽取改变采样率,而高效数字滤波保证信号抽取前后的抗混叠问题.从工作原理讲,数字下变频与模拟下变频是一样的,就是输入信号与一个本地振荡信号混频(相乘),再通过低通滤波器滤除混频过程产生的带外信号.
图一:数字下变频基本结构
目前有很多实现DDC功能的专用器件已经商品化,如HSP50214B,AD6620AS等等,
1周遐(1959~),男,1982年毕业于云南大学,高级工程师 副教授 研究方向:电子技术,通信技术
它们都包括一些共同的信号处理模块:正交混频器(数控振荡器(NCO)和乘法器),积分梳状滤波器(CIC),半带滤波器(HBF)和可编程系数抽取滤波器(FIR)等.它们一般都具有多种输入处理模式,是高速ADC和一般目的的DSP或FPGA器件之间的桥梁.
1.2 数字下变频中的数字低通滤波器的实现
数字低通滤波器在此处的作用是滤除带外信号,提取感兴趣的信号,以及对采样速率进行转换,降低采样速率,以利于后续信号处理.
采样速率进行抽取,降低速率,可以用单级的结构实现.采用单级设计的抽取器方法简单,结构直观,但资源比较浪费.在变换抽样率的系统中,采用多级实现方法有重要的现实意义,它的优点主要体现在:
(1) 实现抽样率变换系统时可显著地降低运算量;
(2) 降低系统中的存储量;
(3) 简化滤波器设计问题,即允许每一级归一化的过渡带比较宽;
(4) 实现数字滤波器时可减少有限字长效应(即舍入噪声和系数灵敏度).
数字下变频(DDC)中的低通滤波器(LPF)是由多级抽取滤波器组实现的.信号的同相分量和正交分量再分别经由积分梳状滤波器(CIC),半带滤波器(HB)和有限长单位脉冲响应(FIR)滤波器构成的多级抽取滤波器组进行滤波和降采样处理,再将产生的正交基带信号I(n),Q(n)送到通用DSP处理器,进行信号识别,解调等基带信号处理.

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