CIC抽取滤波器 FPGA实现【DSP】

CIC (Cascaded Integrated Comb filters )指级联积分梳状滤波器。分为两种分别是内插和抽取;本文介绍抽取的实现。抽取就是间隔一定数量丢弃采样点的过程,但是对于带宽较宽的信号,直接丢弃采样点会造成混叠。为了抑制混叠,在抽取前面需要加入低通滤波器,滤波输出信号截止频率应该小于f_s/(2R)f_s是原始采样率,R是抽取倍率。CIC滤波器可以同时实现滤波和抽取,而且结构简单。原始CIC的抽取放在最后一步,其实可以简化。

经过简化后结构如下:


图1  上图抽取,下图内插
图2梳状结构
图3积分器

M是differential delay,可以是任何正整数,但一般取1或2。R是抽取倍率。定义级联数为N,代表comb级联数或积分级联数,它们是对称的,图1中N=3。系统函数下图:其中D=RM

D=RM

z=e^{jw}其中ω = 2πf T = 2πf_{d} 时:


f_d是归一数字频率,f_{d}=\frac{f}{f_{s}} ,f是真实频率,f_s是采样率。取模后画图:

横轴0.5就是一半采样率点。上图中我们希望f_c\leq \frac{1}{2R} \approx 0.08,但是不够平坦,下降严重,所以一般会在CIC之后串入一个FIR补偿滤波器,让通带更加平坦,在上图中,最后FIR输出的截止频率一般设为0.04到0.08之间。

FPGA实现:

CIC滤波器由 延时器、加法器、减法器、抽取器构成,内部运算位宽:\lceil Bin+N\log_2 RM\rceil ,其中Bin是输入位宽。已知NMR就可以确定一个CIC抽样滤波器。

N=3;M=1;R=D时结构图:


此图中的D与上面的D无关


图中使用统一采样时钟,comb项用一个经过分频后的使能信号控制 触发器达到分频效果。

简书verilog无法高亮,CIC的verilog描述详见github

以上

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