多通道梳狀濾波器的製作方法

2023-05-31 18:11:31 1

專利名稱：多通道梳狀濾波器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及數位訊號處理技術領域，尤其涉及一種多通道梳狀濾波器。
背景技術：
科技日新月異，由於數字系統的迅猛發展，如今大部分的現代化設備都是使用數字系統進行信號處理。模擬信號需要經過模數轉換器(ADCs)轉換成數位訊號才能在數字系統進行處理和存儲。隨著移動通信技術的發展，通信用戶急劇增加，現代通訊協議中都採用了高速多載波處理技術，這就要求相應的通信產品也具有高速多載波處理能力。數字濾波器廣泛用於各種通訊系統，如高畫質電視，智慧型手機，電纜調製等。在採用高動態範圍和高信噪比的過採樣Σ AADC應用中，濾波器扮演了重要角色，如高端音視頻傳輸、WiMAX (全球微波互聯接入)接收等。快速增長的高速率和高帶寬需求，使傳統的濾波器無法工作在高速的時鐘頻率系統中。例如2G系統中的Σ AADC採樣頻率需要達到200KHz，3G系統中的Σ Λ ADC採樣頻率需要達到4MHz，而LTE (Long Term Evolution)系統中的Σ Λ ADC採樣頻率需要達到40MHz以上，下一代的移動通信技術將對數位訊號處理的性能提出更高的要求。梳狀濾波器是數位訊號處理中經常使用的一種濾波器，不需要乘法單元，存儲空間也低於其他FIR (Finite Impulse Response)濾波器,並且容易擴展,這些優點都提高梳狀濾波器的實用性和研究價值。通帶衰減是梳狀濾波器的主要問題之一，通過增加梳狀濾波器的階數，可以銳化梳狀濾波器的通帶特性。對於傳統梳狀濾波器，每增加I階，將增加2個加法器，並且為了保持精度，相應數據位寬也會增加，加法器的速度將下降，面積也將增大。梳狀濾波器在窄頻帶的低頻濾波器實現上有著較高的效率，其主要功能是消除頻譜上信號頻段以外的噪聲，以防止採樣後噪聲被混入信號頻段，常在降頻採樣(抽取)和升頻採樣(內插)時通常用做首級濾波器。如圖1所示，在降頻採樣(抽取)中應用，梳狀濾波器102緊跟在Σ AADCIOI後，作為第一級濾波器，後級使用的半帶濾波器103、104用於平滑梳狀濾波器通帶特性。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種多通道梳狀濾波器，能夠工作在數百兆赫茲(MHz)到吉赫茲(GHz)的Σ AADC過採樣系統中，可以在進行加減運算前降低工作頻率，在不增加面積和複雜度的基礎上實現高速梳狀濾波器，同時可以支持多個通道的數據進行梳狀濾波。實現上述目的的技術方案是:一種多通道梳狀濾波器，包括第一多路選擇器(411)、M1個第二子通路、Ml-1個第二延時寄存器(407)和第四加法器(408)，其中:每個第二子通路包括一個階數為N，抽取因子為M2的第二分量梳狀濾波器(410)，以及連接該第二分量梳狀濾波器(410)輸入端的第四抽取器(406)，該第四抽取器(406)的抽取率為Ml ；通過在每兩個第二子通路的輸入端之間連接一個所述第二延時寄存器(407)，將各第二子通道的輸入端匯總成一個總輸入端，該總輸入端連接所述第一多路選擇器(411)的輸出端；各第二子通路的輸出端連接所述第四加法器(408)；第二分量梳狀濾波器(410)包括依次連接的N級級聯的第三積分器、第五抽取器
(405)和N級級聯的第三梳狀器，其中:第五抽取器(305)的抽取率為M2 ；所述第三積分器的輸入端連接所述第四抽取器(406)的輸出端；所述第三梳狀器的輸出端連接第四加法器(408)；每個第三單級積分器包括第五加法器(402)和第五D觸發器(404)，以及第五D觸發器(404)到第五加法器(402)路徑上的第一移位寄存器或者第一 RAM存儲器(409)；每個第三單級梳狀器包括第三減法器(403)和第六D觸發器(404』)，以及第六D觸發器(404』 )到第三減法器(403)路徑上的第二移位寄存器或者第二 RAM存儲器(409』 )；N、Ml和M2均為正整數。上述的多通道梳狀濾波器，其中，所述N級級聯的第三積分器指:依次相接的N個第三單級積分器；所述N級級聯的第三梳狀器指:依次相接的N個第三單級梳狀器。上述的多通道梳狀濾波器，其中，每個第三單級積分器中:第五加法器(402)的輸入端作為第三單級積分器的輸入端；第五加法器(402)的輸出端連接第五D觸發器(404);第五D觸發器(404)的輸出端作為第三單級積分器的輸出端，並通過第一移位寄存器或者第一 RAM存儲器(409)連接第五加法器(402)；每個第三單級梳狀器中:第六D觸發器(404』 )和第三減法器(403)各自的輸入端相連作為第三單級梳狀器的輸入端；第六D觸發器(404』)的輸出端通過第二移位寄存器或者第二 RAM存儲器(409 』)連接第三減法器(403 )，第三減法器(403 )的輸出端作為第三單級梳狀器的輸出端。上述的多通道梳狀濾波器，其中，所述第一、第二移位寄存器或者第一、第二 RAM存儲器(409、409，)各自的總長度為Ml。本實用新型的有益效果是:本實用新型通過分解梳狀濾波器傳遞函數，優化梳狀濾波器架構，在不增加面積和複雜度的基礎上實現高速梳狀濾波器，能夠工作在數百兆赫茲(MHz)到吉赫茲(GHz)的Σ AADC過採樣系統中，可以在進行加減運算前降低工作頻率，從而提高梳狀濾波器的整體工作頻率，適用於下一代移動通信系統。同時，本實用新型可以支持多個通道的數據進行梳狀濾波，多個分量都為相同的梳狀濾波器，結構規則，利於硬體實現時的資源共享，降低硬體資源消耗，節約成本。

圖1是梳狀濾波器在一種典型應用中的位置框圖；圖2是傳統梳狀濾波器，即第一梳狀濾波器的結構框圖；[0027]圖3是本實用新型分解後的梳狀濾波器，即第二梳狀濾波器的結構框圖；圖4是本實用新型優化後的一多通道梳狀濾波器，即第三梳狀濾波器的結構框圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型作進一步說明。梳狀濾波器的優點有:無需乘法器；濾波係數無需存儲器；結構規則無需外部時序控制等。缺點是通帶性能衰減，需要後級增加濾波器補償。梳狀濾波器的傳遞函數為:
權利要求1.一種多通道梳狀濾波器，其特徵在於，包括第一多路選擇器(411)、Ml個第二子通路、Ml-1個第二延時寄存器(407)和第四加法器(408)，其中: 每個第二子通路包括一個階數為N，抽取因子為M2的第二分量梳狀濾波器(410)，以及連接該第二分量梳狀濾波器(410)輸入端的第四抽取器(406)，該第四抽取器(406)的抽取率為Ml ； 通過在每兩個第二子通路的輸入端之間連接一個所述第二延時寄存器(407)，將各第二子通道的輸入端匯總成一個總輸入端，該總輸入端連接所述第一多路選擇器(411)的輸出端； 各第二子通路的輸出端連接所述第四加法器(408)； 第二分量梳狀濾波器(410)包括依次連接的N級級聯的第三積分器、第五抽取器(405)和N級級聯的第三梳狀器，其中: 第五抽取器(305)的抽取率為M2 ； 所述第三積分器的輸入端連接所述第四抽取器(406)的輸出端； 所述第三梳狀器的輸出端連接第四加法器(408)； 每個第三單級積分器包括第五加法器(402)和第五D觸發器(404)，以及第五D觸發器(404)到第五加法器(402)路徑上的第一移位寄存器或者第一 RAM存儲器(409)； 每個第三單級梳狀器包括第三減法器(403)和第六D觸發器(404』)，以及第六D觸發器(404』)到第三減法器(403 )路徑上的第二移位寄存器或者第二 RAM存儲器(409』)； N、Ml和M2均為正整數。
2.根據權利要求1所述的多通道梳狀濾波器，其特徵在於，所述N級級聯的第三積分器指:依次相接的N個第三單級積分器；所述N級級聯的第三梳狀器指:依次相接的N個第三單級梳狀器。
3.根據權利要求2所述的多通道梳狀濾波器，其特徵在於， 每個第三單級積分器中:第五加法器(402)的輸入端作為第三單級積分器的輸入端；第五加法器(402)的輸出端連接第五D觸發器(404);第五D觸發器(404)的輸出端作為第三單級積分器的輸出端，並通過第一移位寄存器或者第一 RAM存儲器(409)連接第五加法器(402)； 每個第三單級梳狀器中:第六D觸發器(404』 )和第三減法器(403)各自的輸入端相連作為第三單級梳狀器的輸入端；第六D觸發器(404』)的輸出端通過第二移位寄存器或者第二 RAM存儲器(409 』)連接第三減法器(403 )，第三減法器(403 )的輸出端作為第三單級梳狀器的輸出端。
4.根據權利要求1或2或3所述的多通道梳狀濾波器，其特徵在於，所述第一、第二移位寄存器或者第一、第二 RAM存儲器(409、409』 )各自的總長度為Ml。
專利摘要本實用新型公開了多通道梳狀濾波器。本實用新型通過分解梳狀濾波器傳遞函數，優化梳狀濾波器架構，將梳狀濾波器分解為呈多相併列結構的梳狀濾波器，並利用移位寄存器和RAM存儲器，在不增加面積和複雜度的基礎上實現高速多通道梳狀濾波，降低硬體資源消耗，節約成本，可以在進行加減運算前降低工作頻率，從而提高梳狀濾波器的整體工作頻率，適用於下一代移動通信系統。
文檔編號H03H17/02GK202998022SQ20122074082
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者潘科, 韓明 申請人:上海貝嶺股份有限公司