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.     

数字接收机中CIC滤波器的设计

CIC（cascaded integrator comb）滤波器的结构简单,需要的存储量小,是被证明在高速抽取和插值系统中非常有效的单元。它主要用于采样速率的抽取,同时具有低通滤波的作用。CIC滤波器的主要特点是,仅仅利用加法器、减法器和寄存器,因此占用资源少、实现简单且速度高。介绍了CIC滤波器的基本组成原理,并在此基础上,提出了滤波器的各项参数的选择和设计CIC滤波器的基本方法,用Verilog HDL语言在FPGA和MATLAB上分别进行了仿真,并且验证了设计的可靠性和可行性。     

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。     

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。     

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.     

波导带通滤波器的设计

波导带通滤波器是一种选频电路,应用在通信、电子战（EW）、雷达、自动测量设备（ATE）等的微波设备中。它易与波导天线的馈电装置连接。适于高功率的应用并且性能良好,在小信号电平上,它基本上是用在8到100GHz的频率范围,波导滤波器的主要功能是通带插入损耗和失真很小的前提下,提供足够的阻带选择性。例如,在微波接收机中,波导带通滤波器滤掉不需要的带外信号,保持前端噪声特性。在微波发射机中,减小不需要的频谱,抑制发射机噪声传到接收机。波导带通滤波器还应用在各种微波多工器上,本文对波导带通滤器的设计、研制和制造的关键技术进行了讨论。     

GNSS接收机中频带通滤波器群时延对伪距测量影响的研究

在卫星导航系统中,带通滤波器是用户接收机的重要组成部分,而其群时延特性亦是伪随机码测距的重要误差来源之一。分析了接收机码跟踪环路,给出相关函数估算测距偏差,对带通滤波器群时延开展仿真分析,并研究了带通滤波器群时延对GNSS接收机伪码测距的影响。结果表明:低阶带通巴特沃兹滤波器有较好的群时延特性,同时该滤波器的群时延波动对于超宽频伪码测距影响可达10m,而加大滤波器带宽可减小群时延对相关峰形变造成的影响。研究结果对GNSS接收机的射频和环路设计有一定借鉴意义。     

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。     

基于LabVIEW匹配滤波器最佳接收机的仿真

为了实现对数字信号匹配滤波器最佳接收机的计算机仿真,包括数字信号的发送、信道的传输及其接收,完成数字信号的最佳接收机等内容.从接收信号的最佳判决理论入手逐步引入设计思路及具体方法.用LabVIEW中的各功能图符仿真最佳接收机系统的各硬件模块并对设计结果进行模拟,进而证明了用LabVIEW实现最佳接收机系统的可行性.     

激光差动多普勒的信号处理电路设计

随着微机电系统(MEMS)技术的迅速发展,对器件运动性能检测的需求日益迫切.采用激光差动多普勒测量技术能准确可靠地对MEMS器件进行动态特性测试.本文介绍了激光差动多普勒系统的信号处理电路的设计,主要包括放大电路、相敏检波电路和滤波电路.放大电路能将40 MHz频率信号放大100倍,相敏检波电路滤除了高频信号,分离出多普勒频移信号,滤波电路进一步滤除相敏检波电路输出信号中的载波信号和高频噪声.本电路设计最终实现了从光路系统输出的高频信号中提取多普勒信号.     

FFT在现代雷达中的应用

快速傅里叶变换（FFT）是离散傅里叶变换（DFT）的快速算法。本文给出了离散傅里叶变换的定义及FFT算法,介绍了FFT在现代雷达中的应用。分析了FFT用作PD雷达信号处理电路中的多普勒滤波器组的原理,给出了FFT多普勒滤波器组的幅频特性。给出了FFT用于匹配滤波器的方案,用FFT计算了线性调频信号的模糊函数,并绘出了模糊函数的三维图形。计算机仿真表明,FFT计算结果与用公式直接计算得出的结果相同,而且计算量大大减小。     

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。     

零相位滤波器在基于激光多普勒效应的动态位移信号处理中的应用

本文介绍了零相位滤波器的原理和实现方法。零相位滤波器在通带范围内可有效消除一般差分滤波器对信号产生的相位失真和频率改变。将零相位滤波应用到激光多普勒信号处理子系统,有助于抑制噪声,提高信噪比,可为正确选用滤波器处理激光多普勒信号提供参考。在Matlab平台下对实测数据进行对比,分析的结果也说明了这一点。     

基于改进Kalmus滤波的悬停无人机检测技术

针对复杂杂波环境下悬停无人机检测问题，提出了一种改进的Kalmus滤波 剩余回波时域均值相消 自适应CFAR联合处理算法，对无人机微多普勒检测，实现空管监视目的。通过改进的Kalmus滤波器进行频域滤波，同时对目标回波高频信号和零频信号抑制，并提高零频附近微多普勒信号增益。采用剩余回波均值相消进行二次滤波，提高无人机高速旋翼的多普勒特征信号信噪比，采用短时傅里叶算法检测目标区域多普勒变化，最后通过恒虚警处理，进一步抑制杂波，提取微多普勒信息。试验结果表明本文算法可以对悬停无人机的旋翼多普勒特征进行有效检测，目标多普勒信号幅值提升了约20 dB，实现低空监视管控目的。