CIC插值濾波器的研究

余培 鄧世國 劉華珠 張志

摘 ?要：介紹CIC插值濾波器的設(shè)計(jì)和仿真。

關(guān)鍵詞：CIC插值濾波器

為了提高濾波器的阻帶衰減，使用多級結(jié)構(gòu)的CIC濾波器，同時(shí)為了使得濾波器的直流增益為1，可在傳輸函數(shù)式中加入歸一化因子1/L，在兩個(gè)半帶濾波器實(shí)現(xiàn)4倍插值后，還需16倍的上采樣的梳妝濾波器才能最終實(shí)現(xiàn)，為了滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)，可得出L=32，N=4的CIC插值濾波器的傳遞函數(shù)。因?yàn)槭遣辶悖瑑?nèi)插器后級聯(lián)的是積分器，插入L-1個(gè)零值對于積分器而言只是一個(gè)保持采樣的過程，因此插值器可以不用，直接用LFs的頻率對積分器采樣即可.

根據(jù)以上設(shè)計(jì)要求，利用Simulink里的常用信號處理模塊，搭建出4級并且實(shí)現(xiàn)內(nèi)插16倍的CIC濾波器的架構(gòu)圖，其輸入級為第二級半帶濾波器輸出頻率176.4KHz，見圖1所示：

上圖可以看出CIC濾波器有積分器、插值器、梳妝濾波器構(gòu)成，通過設(shè)計(jì)處內(nèi)部架構(gòu)圖，可以生成仿真CIC濾波器模塊，從而在設(shè)計(jì)整個(gè)多級插值系統(tǒng)時(shí)，我們可以直接使用模塊圖，以免用延時(shí)器、加法器、乘法器等這些模塊使系統(tǒng)繁瑣復(fù)雜，最后設(shè)計(jì)好的CIC濾波器的頻率特性如圖2所示。

分析上圖可知，衰減達(dá)到了60dB、通帶紋波達(dá)到了0.274dB、通帶歸一化頻率達(dá)到了0.01、阻帶截止頻率0.115，CIC濾波器只需6個(gè)加法器，大量節(jié)約了硬件資源。

CIC濾波器的仿真結(jié)果詳細(xì)如圖3所示

其中CIC濾波器完成的是16倍插值因子，圖中第二幅圖的單位抽樣值是第一幅16倍，表明了CIC濾波器實(shí)現(xiàn)插值濾波器的功能。

基金項(xiàng)目：廣東省省級科技計(jì)劃 2014B090911001。