小面积和低功耗的IIR滤波器结构制造技术

技术编号:15056840 阅读:95 留言:0更新日期:2017-04-06 02:55
本申请涉及小面积和低功耗的IIR滤波器结构。本公开的实施例提供一种用于接收器的数字滤波器模块,特别适用于窄带电磁接收器。模块的设计是基于认识:提供由接收器接收并以采样频率等于4倍的接收器的中间频率的信号的模块样本,在过滤器中消除零,和实施过滤器模块为包括两个部分的资源共享二阶滤波器结构,在执行作为两个实滤波器或者复合滤波器的多功能数字滤波器模块中,有利地使得节省一些硬件组件,特别是一些乘法器和加法器。以这种方式,可以实现过滤器模块的面积和功耗的显着减少,同时保持足够高的过滤性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字信号处理的领域,特别涉及小面积和低功率数字滤波器。
技术介绍
如众所周知的,电磁接收器是接收在一定范围内的频率的电磁波,并把由这些波携带的信息转换到以某种可用形式的电子设备。例如,通常被称为“无线电接收器”的接收器接收约3千赫(kHz)至300千兆赫(GHz)的无线电范围电磁波。所有接收器使用天线捕获电磁波,并将其转换为交流电(AC)信号,并且电子过滤器从由天线捕获的所有其他信号中分离出期望的频带的信号。在接收器的情况下,频率的不同频带有时被称为“通道”。接收器的选择性性能指接收器从在其它频率接收不需要的干扰信号中分离期望频带的能力的措施。换言之,选择性定义接收器如何有效响应调谐到感兴趣的信号(即,在期望频带的信号),并拒绝在其他频率的信号。邻道抑制(ACR)和镜像抑制(IR)是直接影响接收器的选择性的两个关键指标。窄带(NB)接收器是只检测在频率的一个或多个相对窄的频带的信号(例如,无线电接收器的3-25千赫)的接收器,而拒绝这些关注频带之外的信号。目标NB应用的接收器的ACR和IR要求非常严格,因为NB接收器要求高的衰减。实现仅模拟滤波器是有问题的,而且可能甚至是不可行的,因为它需要使用集成电路(IC)芯片上的过于大面积。同时,实施为NB接收器的数字滤波器(特别是数字滤波器)产生高的性能,要求在芯片上实现相对小的面积,并且消耗相对低的功率,是非常具有挑战性的任务。可以就解决这一问题提出改进。
技术实现思路
本公开内容的实施方式提供实现电子滤波器的机制,可以改进如上所述的一个或多个问题,尤其是相对于使用在NB接收器中的过滤器,其中所述过滤器将具有由NB接收器的严格ACR和IR要求限定的充分高性能,同时要求相对较小的区域和低功耗。因此,本公开的实施例提供一种用于接收器的数字滤波器模块,尤其是用于在窄带接收器。模块的设计是基于认识:提供由接收器接收并以采样频率等于4倍的接收器的中间频率的信号的模块样本,在过滤器中消除零,和实施过滤器模块为包括两个部分的资源共享二阶滤波器结构,在执行作为两个实滤波器或者复合滤波器的多功能数字滤波器模块中,有利地使得节省一些硬件组件,特别是一些乘法器和加法器。以这种方式,可以实现过滤器模块的面积和功耗的显着减少,同时保持足够高的过滤性能。此外,实现滤波器结构的无限脉冲响应(IIR)过滤器允许有利地节省计算量。因此,本公开的一个方面提供一种用于接收器的数字滤波器模块,例如窄带接收器。过滤器模块包括资源共享、至少二阶(可能是较高阶)的滤波器结构,在本文中称为“SOS”(对于“二阶结构”)或“双二阶结构”。该SOS被配置成在第一模式中操作作为全极点复合IIR滤波器,并且,在第二模式中作为两个实全极点IIR滤波器。过滤器模块还包括模式切换,被配置以将SOS的操作模式设定为第一模式或第二模式中,例如,通过提供控制信号给SOS以在第一模式和第二模式之间切换SOS的操作模式。该SOS包括第一部分和第二部分,其中第一部分被配置为接收表示由接收器接收的信号的实数部分的数字样本,和第二部分被配置为接收表示由接收器接收的信号的虚部的数字样本。由SOS接收的数字样本在等于4倍的接收器的中间频率的采样频率进行采样。在一些实施例中,每个第一和第二部分可以包括缩放乘法器、加法器、一个或多个第一存储元件、第一乘法器和选择器。在这样的实施例中,在本文所述的第一操作模式中,表示信号的实部的数字样本可以顺序地通过第一部分的缩放乘法器(UMS)、第一部分的加法器(UA)、所述第一部分的一个或多个第一寄存器(UD11-UD1k)、第一部分(UM1)的第一乘法器、第二部分(LS)的选择器以及第二部分的加法器(LA)进行处理,所述第二部分(LS)的选择器经配置成选择第一部分的第一乘法器(UM1)的输出(作为设定为第一模式的操作模式的结果,例如作为接收指示第一操作模式的控制信号的选择器的结果)。另一方面,表示信号的虚数部分的数字样本可以顺序地通过第二部分的缩放乘法器(LMS)、第二部分的加法器(LA)、第二部分的一个或多个第一寄存器(LD11-LD1k)、第二部分(LM1)的第一乘法器、第一部分(US)的选择器、以及第一部分(UA)的加法器进行处理,所述第一部分(US)的选择器选择所述第二部分的第一乘法器(LM1)的输出(作为被设置为第一模式的操作模式的结果,例如作为选择器接收指示第一操作模式的控制信号的结果)。在进一步的实施例中,每个第一和第二部分可进一步包括一个或多个第二单抽样延迟寄存器(UD21-UD2k;LD21-LD2k)和第二乘法器(UM2;LM2)。在这样的实施例中,在第一模式中,第一部分(UA)的加法器可经配置以添加第二部分(LM1)的第一乘法器的输出(因为该输出由第一部分的选择器选择(US))到顺序通过第一部分的缩放乘法器(UMS)、第一部分的一个或多个第二寄存器(UD21-UD2k)和第一部分的第二乘法器(UM2)处理表示信号的实部的数字样本的输出。另一方面,第二部分(LA)的加法器可以被配置为添加所述第一部分的第一乘法器(UM1)的输出(因为这个输出是由第二部分的选择器(LS)选择)到处理通过第二部分(LMS)的缩放乘法器、第二部分的一个或多个第二寄存器(LD21-LD2k)和第二部分的第二乘法器(LM2)处理表示信号的虚部的数字样本。在一些实施例中,在本文中所描述的操作的第二模式中,表示信号的实部的数字样本可以顺序通过第一部分的缩放乘法器(UMS)、第一部分的加法器(UA)、所述第一部分的一个或多个第一寄存器(UD11-UD1k)、第一部分(UM1)的第一乘法器、第一部分的选择器(US)以及第一部分的加法器(UA)处理,所述第一部分的选择器(US)配置成选择第一部分的第一乘法器(UM1)的输出(作为被设定为第二模式的操作模式的结果,例如作为选择器接收指示第二操作模式的控制信号的结果)。表示信号的虚数部分的数字样本可以顺序地通过第二部分的缩放乘法器(LMS)、第二部分的加法器(LA)、第二部分的一个或多个第一寄存器(LD11-LD1k)、第二部分的第一乘法器(LM1)、第二部分的选择器(LS)和第二部分的加法器(LA)进行处理,第二部分的选择器(LS)经配置用于选择所述第二部分(LM1)的第一乘法器的输出(作为设定为第二模式的操作模式的结果,例如作为选择器接收指示第二操作模式的控制信号的结果)。在进一步的实施例中,每个第一和第二部分可进一步包括一个或多个第二单抽样延迟寄存器(UD21-UD2k;LD21-LD2k)和第二乘法器(UM2;LM2)。在这样的实施例中,在第一模式中,第一部分(UA)的加法器可经配置以添加第一部分的第一乘法器(UM1)的输出(因为该输出由第一部分的选择器选择(US))到顺序通过第一部分的缩放乘法器(UMS)、第一部分的一个或多个第二寄存器(UD21-UD2k)和第一部分的第二乘法器(UM2)处理表示信号的实部的数字样本的输出。另一方面,第二部分(LA)的加法器可以被配置为添加所述第一部分的第一乘法器(LM1)的输出(因为这个输出是由第二部分的选择器(LS)选择)到通过第二部分(LMS)的缩放乘法器、第二部分的一个或多个第二寄存器(LD21-LD2k本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字滤波器模块,用于过滤由接收器接收的信号的数字样本,该滤波器包括:资源共享、至少二阶滤波器结构,包括第一部分和第二部分,第一部分,经配置用于接收表示由接收器接收的信号的实部的数字样本,以及第二部分,经配置用于接收表示由接收器接收的信号的虚部的数字样本,资源共享二阶滤波器结构,经配置以在第一模式中操作作为全极点复合无限脉冲响应(IIR)滤波器,并且,在第二模式中作为两个实全极点IIR滤波器;和控制器,配置成将所述资源共享二阶滤波器结构的操作模式设定为第一模式或第二模式,其中,由所述第一部分接收的数字样本和由第二部分接收的数字样本在等于接收器的四倍中频频率的采样频率进行采样。

【技术特征摘要】
2015.09.24 US 14/863,9011.一种数字滤波器模块,用于过滤由接收器接收的信号的数字样本,该滤波器包括:资源共享、至少二阶滤波器结构,包括第一部分和第二部分,第一部分,经配置用于接收表示由接收器接收的信号的实部的数字样本,以及第二部分,经配置用于接收表示由接收器接收的信号的虚部的数字样本,资源共享二阶滤波器结构,经配置以在第一模式中操作作为全极点复合无限脉冲响应(IIR)滤波器,并且,在第二模式中作为两个实全极点IIR滤波器;和控制器,配置成将所述资源共享二阶滤波器结构的操作模式设定为第一模式或第二模式,其中,由所述第一部分接收的数字样本和由第二部分接收的数字样本在等于接收器的四倍中频频率的采样频率进行采样。2.根据权利要求1所述的数字滤波器模块,其中,每个所述第一和第二部分包括缩放乘法器、加法器、一个或多个第一存储元件、第一乘法器和选择器。3.根据权利要求2所述的数字滤波器模块,其中,在第一模式中,表示信号的实部的数字采样按顺序由第一部分的缩放乘法器、第一部分的加法器、第一部分的一个或多个第一寄存器、所述第一部分的第一乘法器、第二部分的选择器以及第二部分的加法器进行处理,所述第二部分的选择器经配置成选择所述第一部分的第一乘法器的输出,和表示信号的虚数部分的数字采样依次由第二部分的缩放乘法器、所述第二部分的加法器、所述第二部分的一个或多个第一寄存器、所述第二部分的第一乘法器、第一部分的选择器以及第一部分的加法器进行处理,所述第一部分的选择器经配置成选择第二部分的第一乘法器的输出。4.根据权利要求3所述的数字滤波器模块,其中,每一个第一和第二部分还包括一个或多个第二寄存器和一个第二乘法器,以及其中,第一部分的加法器,被配置为将第二部分的第一乘法器的输出添加到顺序通过所述第一部分的一个或多个第二寄存器和第一部分的第二乘法器处理表示信号的实部的数字样本的输出,以及第二部分的加法器,被配置为将第一部分的第一乘法器的输出添加到顺序通过所述第二部分的一个或多个第二寄存器和第二部分的第二乘法器处理表示信号的虚部的数字样本的输出。5.根据权利要求2所述的数字滤波器模块,其中,在第二模式中,表示信号的实部的数字采样按顺序通过第一部分的缩放乘法器、第一部分的加法器、所述第一部分的一个或多个第一寄存器、所述第一部分的第一乘法器、第一部分的选择器以及第一部分的加法器进行处理,所述第一部分的选择器配置成选择所述第一部分的第一乘法器的输出,和表示信号的虚数部分的数字采样依...

【专利技术属性】
技术研发人员:P·PE·昆兰S·恩卡K·J·穆尔瓦尼
申请(专利权)人:亚德诺半导体集团
类型:发明
国别省市:百慕大群岛;BM

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