△∑模数转换器中数字抽取滤波器的设计

抽取滤波器是过采样模数转换器中的重要组成部分。低字率、高采样频率的数字调制信号被转换成高字率、奈奎斯特频率采样的信号。该文介绍了应用于不同过采样率的通用数字抽取滤波器的设计，适用于一阶到七阶的△∑调制器，输入字长从1bit到32bit。设计和实现了一个过采样率为256的数字抽取滤波器，应用于三阶级联的△∑调制器。该抽取滤波器包括：级联积分梳状滤波器、补偿滤波器和一个窄带有限冲击响应半带滤波器。滤波器系数都采用CSD（Canonic Signed Digit）码实现。多级多采样率信号处理电路被用来实现补偿和半带滤波。整个滤波器经过了FPGA验证，输出正弦波的信噪比达到了110dB。     

一种用于14位1.28MS/sΣΔADC的数字抽取滤波器设计

设计了一种数字抽取滤波器,此滤波器由多级级联结构组成,对sigma-delta调制器的输出信号进行滤波和64倍的降采样,具有较小的电路面积和较低的功耗.采用TSMC 0.18μm CMOS工艺实现,工作电压1.8V,流片测试结果表明:sigma-delta调制器输出信号经过数字抽取滤波器后,信噪失真比(SNDR)达到了93.9 dB,满足设计要求.所提出的数字抽取滤波器-6dB带宽为640kHz,抽取后的采样频率为1.28MHz,功耗为33mW,所占面积约为0.4mm×1.7mm.     

高分辨率地震仪∑ΔA/D转换器的噪声整形

通过对∑ΔA/D转换器中的∑Δ调制器的分析,提出了对∑ΔA/D转换器的噪声整形的基本理论,为设计具有高分辨率的地震数据采集站提供了理论依据. 结合ΔA/D转换器的具体电路结构,分析了基本环路滤波器和高阶滤波器滤波方式的噪声整形技术对A/D转换器分辨率的影响. 结果表明,在∑ΔA/D转换器中,利用适当阶数的高阶∑Δ调制器的噪声整形作用,可以使信号在A/D转换时的量化噪声转移到有效信号频段之外,再使用数字滤波器滤除带外噪声后,可以有效地实现地震仪中24位高分辨率的模数转换.     

数字下变频中抽取滤波器的设计

数字下变频是软件无线电的关键技术之一,数字下变频的实现关键在于抽取滤波器的设计与实现.针对输入到数字下变频系统中的信号采样率很高的问题,选用积分梳状(CIC)滤波器与半带(HB)滤波器这两种比较特殊的滤波器来完成下变频采样速率的抽取以及信号滤波.通过比较分析影响CIC滤波器的特性参数,选取了优化CIC滤波器性能的一组参数,对其进行设计.为了减小了滤波器的采样点数,降低滤波器的成本,避免出现频率特性中的突跳,选用最优等波纹法设计HB滤波器.基于Systemgenerator的设计仿真与基于FPGA芯片的硬件设计,均可以有效地验证算法,但前者降低了实验成本,缩短了实验周期,而且设计更加实用.     

多带通信号采样的信噪比分析

利用多带通信号欠采样定理和数字变频等技术,可以实现对多个带通信号的同时直接采样及提取处理。当采样率低于信号最高频率的2倍时,采样后信号的信噪比将变差。该文讨论采样后信噪比与模数转换器前的模拟滤波器以及采样率之间的关系,所得结论对数字接收系统设计有指导意义。     

正交型频率交替采样与重构方法研究

在频率维度对信号进行并行多通道的交替采样是提高系统采样率的一种重要手段,且每个通道均需要设计独立的模拟采样滤波器和数字重构滤波器以实现信号的分离获取及无失真恢复,结构及算法的复杂程度都偏高。该文提出一种基于正交变频的频率交替采样与重构方法,采样过程将输入信号划分为若干个子信道,利用正交下变频和采样滤波器将RF/IF信道分别搬移至基带并完成量化转换;重构过程则利用数字上变频变换将各信道恢复至其原有的载频位置并合成输出以恢复原始信号。该方法总体仅需在满足完美重构条件的前提下设计一个模拟采样滤波器和一个数字重构滤波器,实现简便。最后,通过实验验证对正交变频型频率交替采样与重构方法的有效性进行了阐述。     

16位音频sigma-delta调制器设计(英文)

针对数字音频领域16bit精度、20kHz带宽的设计要求,以0.18μmCMOS工艺设计二阶单环的一位sigma-delta调制器,过采样率达256,采样频率达10.24MHz.调制器采用了全差分结构,由基于开关电容的积分器、时钟产生器及比较器等组成.仿真结果显示,该调制器的信噪失真比达94dB,动态范围达99dB.在1.8V电源电压下,整个系统的功耗为7.6mW.     

宽带CIC抽取滤波器的一种改进方法

经典CIC抽取滤波器处理宽带信号时幅频响应不理想,满足带外衰减指标时,通带衰减过大,难以满足抗混叠性能要求.针对该问题,提出了一种改善性能的方法,在已有的分级抽取滤波器的基础上利用锐化技术提高滤波器阻带衰减,并利用补偿滤波器在采样率降低后对通带进行额外补偿,减少计算量的同时使带内更平坦.仿真分析表明,改进后的滤波器的通...     

用于微机械加速度计的亚微米工艺ADC设计

为了满足高性能微机械加速度计输出数字化的应用需求,基于亚微米工艺提出了一种16位高阶∑Δ模数转换器。采用五阶前馈单比特量化的方法,实现转换器低失真输出。前级积分器采用增益增强折叠共源共栅一级运放结构,提高低频增益,减少前级运放增益非线性对转换器失真的影响。应用积分器输出摆幅优化的方法和开关电容共模反馈电路的方案降低了整体功耗。测试结果表明,当采样频率为8MHz时,小信号输入失真度低于90dB;在低功耗模式下采样频率降低到4MHz,失真度接近90dB。这种高集成大动态范围的五阶前馈∑Δ模数转换器结构实现了16位输出精度,能够满足微机械加速度计的输出信号转换要求。     

高分辨主地震仪∑△A／D转换器的噪声整形

通过对∑△A／D转换器中的∑△A／D调制器的分析，提出了对∑△A／D转换器的噪声整形的基本理论，为设计具有高分辨率的地震数据集站提供了理论依据，结合∑△A／D转换器的具体电路结构，分析了基本环路滤波器和高阶滤波器滤波方式的噪声整形技术对A／D转换器分辨率的影响。结果表明，在∑△A／D转换器中，利用适当阶数的高阶∑△A／D转换器的噪声整形作用，可以使信号在A／D转换时的量化噪声转移到具有效信号频段之外，再使用数字滤波器除带外噪声后，可以有效地实现地震仪中24位高分辨率的模数转换。     

一种高阻带余弦调制滤波器组的子带有源噪声控制

针对宽带有源噪声控制(ANC)系统,在采用子带自适应滤波结构时,由分析滤波器组的非理想特性及下采样原因引起的子带信号混叠问题,采用内插脉冲响应技术间接设计了一种高阻带衰减的低通原型滤波器,使得阻带能量最小化来直接消除子带信号间的混叠问题,具有较低的计算复杂度.同时,通过采用补偿误差通道延迟的方法来消除由分析滤波器组产生的延迟.仿真实验结果表明,该算法在宽带高斯白噪声和宽带有色信号下都具有较好的收敛性能,尤其对宽带有色信号.     

一种实现窄带线性相位数字低通FIR滤波器的算法

提出一种实现窄带线性相位ＦＩＲ低通数字滤波器的算法，该算法可使运算量减少９０％，且可得到良好的滤波特性，最后通过对地震信号处理系统中０．１ＨＺ窄带低通ＦＩＲ滤波器的设计说明了该方法的优点和实用性。     

Fractional Fourier domain analysis of cyclic multirate signal processing

The cyclic filter banks, which are used widely in the image subband coding, refer to signal processing on the finite field. This study investigates the fractional Fourier domain (FRFD) analysis of cyclic multirate systems based on the fractional circular convolution and chirp period. The proposed theorems include the fractional Fourier domain analysis of cyclic decimation and cyclic interpolation, the noble identities of cyclic decimation and cyclic interpolation in the FRFD, the polyphase representation of cyclic signal in the FRFD, and the perfect reconstruction condition for the cyclic filter banks in the FRFD. Furthermore, this paper proposes the design methods for perfect reconstruction cyclic filter bank and cyclic filter bank with chirp modulation in the FRFD. The proposed theorems extend the multirate signal processing in the FRFD, which also advance the applications of the theorems of filter bank in the FRFD on the finite signal field, such as digital image processing. At last, the proposed design methods for the cyclic filter banks in the FRFD are validated by simulations. Supported partially by the National Natural Science Foundation of China (Grants Nos. 60232010 and 60572094), the National Natural Science Foundation of China for Distinguished Young Scholars (Grant No. 60625104), as well as the Doctorship Foundation of China Education Ministry (Grants No. 1010036620602)     

小型化超宽阻带低通滤波器的设计

提出一种小型化超宽阻带低通滤波器设计方法,该方法对常见的高低阻抗低通滤波器进行结构改进。首先将原来直线连接的高阻抗线和低阻抗线变换为成90°直角相连接,利用直角拐角的不连续性产生寄生参量对阻带远端由高次谐波产生的寄生通带进行抑制,极大地缩小了低通滤波器的体积。同时将低通滤波器中的部分传输线用与其等效的T形节替代,实现了带阻滤波器嵌入到低通滤波器内部,既对阻带近端由低次谐波产生的寄生通带进行抑制,又不影响低通滤波器的通带内性能。该低通滤波器性能优越,体积比常见的高低阻抗低通滤波器体积缩小了50%,通带0～4GHz,插入损耗＜0.5dB,超宽阻带(5个倍频程)5～30GHz,抑制＞40dB。     

宽带数字阵列雷达波束形成的优化实现方法

针对射频采样宽带数字阵列雷达的特点,提出了一种基于可变分数时延滤波器,优化的实时数字时延波束形成方法。该方法根据射频采样后信号变换过程的特点,将抽取抗混叠滤波器与可变分数时延滤波器合并实现,减少了处理环节,并采用多相结构和Farrow结构相结合,实时地实现抽取和可变分数时延,从而得到不随频率偏移的波束指向。计算机仿真结果表明,该方法与整数倍时延波束形成方法相比,能够有效减小指向误差。     

基于FRM的偶型排列信道化改进结构

针对窄过渡带信道化设计带来的复杂度较高问题,提出了一种基于频率响应屏蔽（FRM）的偶型排列信道化改进结构.结构中的原型滤波器设计采用半带滤波器,两个屏蔽滤波器由同一个低通滤波器调制得到,然后合成上下支路的输出信号,得到各个通道的子带信号.推导得到的非最大抽取FRM改进结构相比传统的滤波器组结构具有较小的计算复杂度,同时将抽取模块置于最前端信道化处理,不受采样率较高的限制,具有较为广泛的适用性.在信道数为16的条件下,计算机仿真结果验证了结构设计的正确性,相比多相结构可节省67.9%的乘法器资源.     

数字下变频中抽取技术研究

讨论了软件无线电接收机中数字下变频处理技术中的CIC抽取滤波器结构原理,分析了CIC滤波器级联ISOP滤波器进行抽取滤波的设计技术。验证了ISOP滤波器对CIC滤波器带内衰减补偿的有效性;采用了CIC抽取滤波器的系统,有效地缩减了窄带FIR滤波器阶数。