Q A filter CIC濾波器引數設計

2021-09-25 00:27:24 字數 1575 閱讀 6826

杜老師:

你好!我是乙個剛接觸濾波器和衛星訊號解調的工程人員,前一段時間購買了由你主筆出版的《數字濾波器的matlab與fpga實現》一書,對我有很大的啟發和幫助。

現在我有一些問題想向你請教,希望你能百忙之中抽出寶貴的時間看看。

現有dqpsk調製系統,調製速率為480kbaud,傳送端用根號下公升余弦濾波器,係數a=0.35,調製到70mhz中頻,接收端採用ad取樣後再在xilinx v4 fgpa中進行解調的方法。ad前使用帶通濾波器,頻寬為36mhz,即52--88mhz,ad取樣頻率94.08mhz,14位輸出,

即在ad取樣後訊號頻譜搬移到24.08mhz,訊號頻寬應為480*(1+a)=648khz,採用costas環和遲早門進行載波恢復和時鐘恢復,在進costas環前進行抽取,降低取樣速率,使得costas環使用取樣頻率fs1=4*480=1.92mhz,因此抽取倍數為94.08/1.92=49。

根據你書中206頁介紹採用5級cic濾波器最好抽取3-7倍,有利於硬體實現,但使用ip核,可設定抽取倍數49,但頻譜中通帶非常小,可否用ip核實現49倍抽取,其後跟隨乙個低通濾波器,實現整個抽取過程。

另外ip核設定介面中設定資料速率與時鐘頻率相關引數部分,如果選擇sample period,則時鐘頻率與輸入資料速率比值如何設,我認為應設為94.08*1000/480=196,但根據你217頁設定是設為1。為什麼?

如果選擇了frequency  specification 方式,則時鐘頻率是否設為94.08mhz,資料速率設為480khz,

實際中可能因為種種原因,如要同時解決多個訊號解調,訊號的調製速率與我採用的取樣頻率不成整數倍關係,甚至在抽取後的取樣速率fs1與訊號速率不能實現理想的4倍或8倍等整數倍關係。這種情況下如何考慮整個解調環路的引數設計。

請杜老師給些建議。謝謝!

a:你好!

1. cic濾波器的優點是實現簡單,硬體資源消耗少。但只能用於抽取或插值倍數較小的情況,具體原因請參見書中的6.3.2節。ise中提供的cic核雖然可以實現49倍抽取,但cic濾波器的特性依然是改變不了的。即使後端採用fir濾波器,顯然也無法彌補前端高達49級的cic濾波器帶來的通帶內頻譜衰減嚴重的影響。方案1:第一級採用7級cic濾波器(依然需要通過**來了解是否滿足通帶容限的要求)進行7倍抽取,再級聯乙個7級抽取的fir濾波器。方案2:調整抽取倍數及抽取後的速率,採用級聯的方式實現整數倍抽取。有關多級抽取系統設計的引數設計可以參與書中6.4.3節的內容。

2. ip核設計中,時鐘頻率是指fpga的工作時鐘頻率,資料速率是指進入fpga的取樣資料速率94.08mhz,不是資料本身的速率480k。顯然,fpga的系統時鐘頻率必須不小於資料取樣速率,通常取採數率的整數倍,或與之相同。書中的例項,fpga工作時鐘速率與資料取樣速率相同,因此設定為1.

3. 訊號的調製速率與取樣頻率之間不一定要成整數倍關係,理論上來講,只需滿足取樣定理即可。工程上設定成整數倍關係是更利於工程實現而已。資料時鐘同步資訊通常需要採用符號同步電路進行恢復,書中的同步電路實現方法比較簡單,效能只能滿足一般要求。對於costas環路引數設計來講,只要根據書中的方法進行設計即可,並不需要特意考慮取樣頻率與資料速率之間是否成整數倍關係。

希望上述的回答能對你有所幫助。

祝愉快!

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