改進(jìn)型CIC抽取濾波器設(shè)計與FPGA實現(xiàn)
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圖2(b)為M=32的四階CIC濾波器與新結(jié)構(gòu)的濾波器(CCOS)幅頻響應(yīng)對比。式(5)中取k1=4，k2=k3=2；n1=2，n2=n3=4。從圖2中可以看出CIC濾波器第一旁瓣相對于主瓣衰減為52．94 dB，而CCOS的旁瓣衰減則達(dá)到101．9 dB。如果達(dá)到相同的阻帶衰減，CIC至少高達(dá)8階，其實現(xiàn)電路將會非常龐大。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/192006.htm
圖2(c)對上述兩種濾波器主瓣曲線放大，從圖中明顯可以看出CCOS濾波器通帶特性比CIC變差。取濾波器的通帶截止頻率為fc=1／8M(Fs為歸一化值)，CIC通帶衰減為O．129 3 dB；CCOS為0．286 7 dB。
為了進(jìn)一步提高CCOS的通帶特性，對文獻(xiàn)[4]提出的CCOS進(jìn)行改進(jìn)，在其后級聯(lián)一個SINE濾波器，其幅頻特性與傳輸函數(shù)如下：
式中：M必須為偶數(shù)，這樣才能避免分?jǐn)?shù)延時。出于節(jié)省功耗的目的，取M為抽取值的2倍，這樣SINE濾波器即可在提取到抽取之后，將計算量降為原來的 1／M，該結(jié)構(gòu)通過移位和加法即可實現(xiàn)，無需乘法器。圖3為改進(jìn)型CIC(取M=64)與CCOS，CIC的幅頻特性曲線比較，可以看出改進(jìn)的CIC濾波器的通帶特性得到明顯改善。由于補償濾波器的引入，阻帶衰減為100．3 dB，但通帶衰減僅為O．000 1 dB.
3 改進(jìn)型CIC的FPGA實現(xiàn)
按照式(5)中CCOS各級聯(lián)部分的關(guān)系，文獻(xiàn)[4]中給出一種電路實現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖，通過抽取使部分電路工作在更低頻率。為了進(jìn)一步提高濾波器設(shè)計的功耗使用效率，減小占用芯片的面積，對文獻(xiàn)[4]的結(jié)構(gòu)進(jìn)行再次改進(jìn)和優(yōu)化。通過改變算法運算的具體步驟，來減少運算的步數(shù)，從而提高濾波器的效率。
首先把遞歸結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的部分改為非遞歸算法結(jié)構(gòu)，降低功耗；
其次把CCOS濾波器的部分電路再次抽取降頻，處理后每級表達(dá)式都可以與非遞歸算法結(jié)構(gòu)的表達(dá)式合并，既可以使CCOS濾波器部分電路工作在低頻降低功耗又可以大大減少存儲單元數(shù)量。CCOS濾波器實現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖4(a)所示，圖4(b)為對CCoS濾波器抽取改講后整體改進(jìn)型濾波器的結(jié)構(gòu)。
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