CIC滤波器的优化设计及FPGA实现

CIC滤波器是一种结构简单、规整,占用存储量小的滤波器,不需要乘法器,非常适用于高速采样和插值比很大的场合.本文介绍了一般CIC滤波器的结构,展示了组成CIC滤波器的2个基本单元,以及它们各自的数学本质与Z变换下的意义.介绍了内插器和抽取器这2种CIC滤波器各自的结构与性能,从数学上分析了其性能及其与FIR滤波器的关系,从频域上展示了其本质.并讨论其内部寄存器的最小位宽与溢出保护,最后介绍了抽取器与内插器分别在FPGA上的一般实现方法,并指出了一些提高实现性能的措施与建议.     

积分梳状滤波器在FPGA中的实现

本文介绍了积分梳状滤波器(CIC)的原理和基本特点,讨论了积分梳状滤波器抽取因子的确定方法及其在PFGA中的实现.     

一种锐化的高速CIC抽取滤波器

将余弦滤波器和锐化技术应用到CIC抽取滤波器中，提出一种高速高效的CIC滤波器设计方法。首先，将抽取滤波器分解为两部分，工作在高速端的部分作解递归处理，另一部分作部分锐化处理。然后，对非递归部分用余弦滤波器预滤波，并按照抽取等效变换规则，实行分解置换，使各单元的工作速度逐级降低。最后，把多相滤波技术应用到非递归部分的各单元，进一步降低其工作速度。仿真结果证明，改进的CIC抽取滤波器频率响应特性得到显著改善，滤波器工作速度大大降低。     

CIC抽取滤波器的两种补偿方法的比较

本文主要介绍了CIC(cascad intergrator comb)抽取滤波器的两种补偿方法:升幅FIR滤波器补偿法;ISOP(Interpolated Second Order Polynomials)补偿法。本文以抽取因子为256的四级级联CIC抽取滤波器为例,详细介绍了两种补偿方法的原理和相应的模型参数求解方法,并对比了它们的补偿效果和硬件实现结构。实验表明ISOP的通带补偿效果比升幅FIR补偿更好,但是FIR补偿的阻带衰减特性更好些。     

CIC滤波器在超声多普勒信号接收机中的应用

在医用超声多普勒信号接收机中,CIC滤波器(积分梳状滤波器)起到了高效滤波,同时降低采样速率的作用,是后续信号处理的先决条件.首先详细分析了CIC滤波器的原理以及构成.结合超声多普勒接收机中的实际设计要求,应用MATLAB对滤波器参数进行了设计与仿真.最后应用Verilog语言在FPGA上完成了滤波器以及片上验证系统的...     

Σ-ΔA/D在电机控制系统中的应用研究

设计了一种应用于交流电机控制系统的Σ-ΔA/D方案。使用仿真模型研究级联积分梳状(CIC)滤波器对比传统平均值滤波器的优势,对比CIC滤波器不同阶数和抽样率对信噪比及信号延时的影响。硬件采用ADS1204实现二阶Σ-Δ调制,FPGA实现3阶CIC滤波,采集精度和响应速度完全能够满足交流电机控制系统精度及实时性要求。     

频谱分析仪全数字中频设计研究与实现

介绍了频谱分析仪的全数字中频的设计方案和工作原理,重点讨论了数据抽取造成的频谱扩散在设计中的考虑、CIC滤波器的截短误差与传递、数字滤波器的响应时延与扫描Bucket的修正等设计技术,这对实现接收机全数字中频设计具有重要意义。给出了数字中频设计的细节和实现方法,采用所述技术方案和设计方法,实现了1Hz～3MHz分辨率带宽（RBW）;带宽准确度±2％;RBW转换误差0．05dB;矩形系数优于1／4;全跨度扫频时间为50ms等性能指标。并且,还节省了FPGA资源、提高了扫频精度,设计结果满足高性能频谱分析仪的设计需求。     

基于FPGA实现高插入CIC滤波器

为了产生调制信号的码元速率能在大范围内实时可变,采用插值滤波技术——多级积分梳状滤波器。在分析多级CIC滤波器的结构和特性的基础上,阐述了一种利用Hogenauer＂剪除＂理论实现多级CIC滤波器的高效FPGA实现方法,并通过XILINX的时序仿真分析验证了该方法的正确性和可行性,实际中可以推广应用。     

数字下变频中抽取滤波器的仿真与实现

数字下变频技术是软件无线电的关键技术之一。实现抽取的关键问题是如何实现抽取前的数字滤波,特别是抽取时滤波器的设计与实现;对一个具体的信号,给出了一个可行的滤波器设计方案,并且在一个软件无线电模型基础之上,用Mtalab语言对抽取技术进行了仿真,恢复了原始信号,从而验证了抽取滤波器的可实现性。     

基于LCL滤波器的并联有源电力滤波器电流闭环控制方法

并联有源电力滤波器(active power filter,APF)需要具有较高的补偿带宽和较低的开关纹波含量。LCL滤波器由于可以兼顾低频段增益和高频段的衰减,是APF输出滤波器的较好选择,但LCL滤波器是3阶系统,增加了控制难度。通常应用于APF电流控制的瞬时值反馈内环结合重复控制外环的双环控制性能较好,但其主要是针对单电感滤波器进行设计,难以直接应用于LCL滤波器控制。提出一种简单的内环方案,利用数字控制固有的一拍计算延时进行LCL滤波器的稳定控制,只需一个反馈量,结构简单;由于内环有效地改善了系统的特性,作为外环的重复控制器的设计相对简单。基于LCL滤波器的双环控制方案赋予了系统较高的稳态补偿精度和快速的动态响应。实验结果证明了所提出控制方法的有效性。     

A frequency-locked adaptive filter

A frequency-locked RC active ladder filter is described, which is frequency-locked to a sinusoidal control tone. The tunable ladder filter is used as a frequency discriminator by using two of the filter branch voltages to generate a control voltage. The control voltage is then used to tune or frequency-scale the ladder filter transfer function to lock the filter to the frequency of the control tone. A simple linear frequency-signal control system is developed to describe the frequency-locked performance of the adaptive filter. The frequency-locked filter can be designed so that the sinusoidal control tone is rejected at the filter output, making it possible to adapt the filter transfer function during transmission of a message. A practical frequency-locked filter is given in which a frequency-locked third order elliptic lowpass filter is designed. The performance of the practical filter is analysed using a simple linear control system model.     

基于FPGA的可变带宽基带信号回放系统设计

针对不同带宽基带信号回放到目标中频的需求，设计了一种可变带宽基带信号回放系统。该系统以FPGA为核心数据处理单元，通过配置高速数模转换芯片AD9122和时钟芯片AD9516完成基带信号的回放功能。为解决不同带宽基带信号采样率与DAC发射速率不匹配的问题，设计了一种多速率处理算法，采用多级HB滤波器、CIC滤波器和Farrow滤波器级联的结构实现了任意倍的采样率转换功能。算法仿真和实际测试结果表明该系统能够以较少的资源消耗将1 kHz~20 MHz的可变带宽基带信号回放到目标中频上，回放信号无杂散动态范围不低于60 dBc,满足实际通信系统需求。     

有源滤波器参考电流的无延时的生成方法

文章介绍了一种多级自适应滤波系统，用于无时延地生成有源滤波器(APF)参考电流。该滤波系统主要包括前置低通滤波器和自适应预测滤波器，可以从频率和幅值均变化的畸变波形中提取正弦有功电流，而不引起任何附加相移。通常APF只能对基波频率为恒值的电网进行谐波补偿，文章提出的APF结构也可用于输入信号基波频率变化的情况。     

无阻尼LCL滤波器的并网变流器稳定性控制策略

在建立无阻尼LCL滤波器的三相电压型PWM变流器数学模型的基础上,系统地研究了电流采样频率和采样点位置对电流环稳定性的影响,并提出了一种稳定控制新策略,即通过调节采样频率控制系统的数字延时来改善系统的频率特性,从而使系统获得稳定;仿真和实验均有效验证了这种控制策略的正确性和可行性。