1 信号的抽取
对基带信号的抽取,相当于降低采样速率,但是降低采样速率会使频谱之间的距离减小,因此可能会发生混叠。时域离散化,频域周期化
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下面这个图就是降低采样速率后,信号的频谱发生了混叠,因此会造成信号的失真。
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在实际处理的时候,一般会先对解调出来的信号进行滤波,这样做的目的,能够保留信号的绝大部分信息,并且滤除噪声。
这个时候,如果对信号进行低倍的抽取,比如两倍抽取时,并不需要滤波器的带宽足够小,比如FIR滤波器。这时候使用半带滤波器就能够完成信号的滤波。
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在对一个信号进行采样速率提升的时候,实际中是对信号进行插0值。
这样得到的信号频谱相较于理想的频谱会多出几个镜像,因此需要通过滤波器将其滤除掉。在速率变化不大的情况下,可以使用半带滤波器来进行滤波。也可以使用CIC插值滤波器
2. CIC插值滤波器
CIC插值滤波器的结构如下,CIC插值滤波器又叫做梳状-积分级联滤波器。其主要由两个部分组成,分别是梳状器和积分器。
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根据结构框图可以写出系统的差分方程
x(n) - x(n-D) = y(n) - y( n-1)
根据差分方程,可以求出系统的转移函数。
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可以将转移函数看作是两个系统的级联,那么则有:
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2.1 梳状器
对于H1(z)可以求得其零点,根据延时的阶数不同,得到的零点个数也不同,以延时8阶为例:可以得到它的零点
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根据零点,可以大致画出其幅频响应。
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2.2 积分器
对于H2(Z),可以得到其极点,极点为2Kπ。
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将积分器和梳状器进行级联,也就是相当于将两者的幅频响应进行相乘。因此最终的幅频响应如下:
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2.3 CIC插值滤波器的应用
和前面的半带滤波器一样,CIC插值滤波器在进行速率变换的滤波器设计时十分有效,尤其时在多倍插值或抽取时,在进行数字上变频时,经常会使用CIC插值滤波器,其工作框图,如下,主要功能是对增加了采样频率过后的信号进行滤波,以消除由插0值引起的镜像。
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下图是对一个信号进行多倍插值后的频谱。其中红色部分是由于插0值而多出的镜像,在速率提升后,需要采用滤波器将其滤除。这时候就可以使用CIC滤波器来将其滤除。
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3 CIC抽取滤波器
对于CIC抽取滤波器,其结构刚好和插值滤波器相反,是一个积分-梳状级联滤波器。
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其系统函数和CIC插值滤波形式上是一致的。
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CIC滤波器一般用在数字下变频当中,对原始的频谱进行整形,防止由于采样速率的降低导致频谱发生混叠。
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