一种用于级联积分梳状滤波器的补偿滤波器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于级联积分梳状滤波器的补偿滤波器，由抽取电路和滤波电路构成，抽取电路用于2倍抽取，滤波电路用于低通滤波。滤波电路由第一子滤波器和第二子滤波器构成，两组子滤波器内部均含有一系列的抽头、滤波器系数和加法器。本结构的级联积分梳状滤波器的补偿滤波器的优点在于，通过利用多相分解技术和系数对称技术来合理地对这些抽头、滤波器系数和加法器进行删减和重新组合，改变其连接关系来降低系数的数量和与系数进行乘运算相关的寄存器数量，从而达到大量地降低寄存器和查找表的数量，最终达到降低电路的面积和功耗的目的。

A compensation filter for cascaded integrated comb filter

The utility model discloses a compensation filter for cascaded integral comb filters, which is composed of an extraction circuit and a filter circuit. The extraction circuit is used for 2 times decimation, and the filter circuit is used for low pass filtering. The filter circuit consists of a first subfilter and a second subfilter, and the two subfilters contain a series of taps, filter coefficients and adders. The advantages of the compensation filter cascaded integrator comb filter structure of this is that by using polyphase decomposition technique and the coefficient symmetry technology to cut and re combination of the tap, the filter coefficients and the adder reasonably, change its connection to reduce the number of coefficients and coefficient of multiplication related to the number of registers, so as to achieve a large number of lower registers and number lookup table, in order to reduce the circuit area and power consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种用于级联积分梳状滤波器的补偿滤波器
本技术涉及数字信号处理
，具体为一种用于级联积分梳状滤波器的补偿滤波器。
技术介绍
近几年来，物联网(InternetofThings，IOT)、虚拟现实(VirtualReality，VR)、人工智能(ArtificialIntelligence，AI)等技术的发展越来越迅猛，与其相关的智能家居、VR眼镜等硬件终端设备也被迅速地生产出来。这些硬件终端设备本质上就是实现人机交互，为了实现人机交互，就需要数字信号处理和通信，而完成这些数字信号处理和通信，就需要模数转换器(ADC)。但是，随着人们对精度和性能的要求越来越高，普通的ADC根本就达不到那样的精度，此时就只能由采用过采样技术的∑-△ADC胜任。目前，TI和ADI都已经有32位分辨率的产品了。为什么∑-△ADC可以达到如此高的精度呢？其原因是因为∑-△ADC是由∑-△调制器和数字抽取滤波器两部分构成的。这两部分中，∑-△调制器采用过采样技术，将信号转化为高频低精度的比特流形式，并且采用噪声整形技术，在调制的过程中将噪声能量搬移到高频带上，剩下在低频带内的噪声能量就变得非常少，并且随着调制器阶数的升高，低频部分的噪声能量越来越小；而数字抽取滤波器就是将调制器的高频低精度的比特流信号进行降采样和滤波，将信号以Nyquist频率输出，从而将调制器的高频低精度信号还原为低频高精度的数字信号。附图1是用来进行大倍率抽取(降采样)的数字抽取滤波器的一般结构组成框图。第一级一般为CIC滤波器，用来进行大倍率抽取滤波，但是随着CIC滤波器抽取倍数的增加，CIC的通带滚降将会越来越大，并且其阻带衰减一般不够大，这两点导致不能满足数字抽取滤波器整体的指标要求，此时就只能对CIC滤波器的通带滚降进行补偿，对阻带衰减进行增大。基于此，第二级一般为补偿滤波器，用来对第一级CIC滤波器进行补偿，同时完成自身的2倍抽取滤波。目前现有技术的CIC补偿滤波器的结构一般是根据MATLAB中的filter-builder或fvtool或FDAtool工具进行自动化设计，然后可以得到CIC补偿滤波器的一般结构图，类型为多相分解直接型(Direct-FormFIRPloyphaseDecomposition)或多项分解转置型(Direct-FormFIRTransposedPloyphaseDecomposition)。然而，由于CIC补偿滤波器属于一般FIR滤波器，其系数并不像CIC滤波器那样全为1，而是介于-1到1之间的无限长小数。FIR滤波器算法实现的本质就是数据经过一系列的延迟之后和对应的系数相乘，最后再相加得到输出结果，因此就不可避免的会使用乘法。但是乘法在FPGA实现或者ASIC实现时，却是非常耗费硬件资源的，为此，现有算法技术是采用移位加减运算的方法代替原有的乘法；为了进一步减少移位加减法的运算次数，人们专利技术了一种规范符号字(CanonicSignedDigit，CSD)的编码方式来有效减少移位加减的运算次数；采用了多相分解技术来改进先抽取再进行滤波的直接型CIC补偿滤波器结构(如附图2)，由此得到了多相分解直接型的2倍抽取CIC补偿滤波器(附图3)；另一方面，根据一般FIR滤波器系数对称的特性，人们根据系数的对称性提出了附图4所示的改进结构来改进直接型结构。虽然如上面所说已经有多种技术可以解决上述CIC补偿滤波器的资源消耗过大问题，但是在面积、功耗、速度三者之间存在矛盾的FPGA应用和ASIC芯片设计上，上述的已有技术带来的补偿滤波器的结构改进在某些情形下仍然不能满足人们的要求。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于级联积分梳状滤波器的补偿滤波器，在保证补偿滤波器功能和性能的前提下，进一步减小补偿滤波器的面积和功耗，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案。一种用于级联积分梳状滤波器的补偿滤波器，由抽取电路和滤波电路构成，其特征在于：所述抽取电路为单端输入双端输出的三端口电路，输入为DIN，输出为OUT1、OUT2；所述滤波电路包含第一子滤波器和第二子滤波器，为双端输入单端输出的三端口电路，输入为IN1、IN2，输出为DOUT；DIN接补偿滤波器的输入Input，OUT1接IN1，OUT2接IN2，DOUT接补偿滤波器的输出Output；所述抽取电路由第一抽取器D1、第二抽取器D2和第零抽头tap0组成；第一抽取器D1的输入端接补偿滤波器的输入端，第一抽取器D1的输出为滤波电路中的第二子滤波器输入；第零抽头tap0的输入端接补偿滤波器的输入端，第零抽头tap0的输出端接第二抽取器D2的输入端，第二抽取器D2的输出为滤波电路中的第一子滤波器输入。优选地，所述滤波电路根据滤波器长度L(L＝N+1，N为滤波器阶数)的奇偶性分为Ⅰ型结构和Ⅱ型结构；滤波器长度L是奇数时为Ⅰ型结构，Ⅰ型结构的第一子滤波器由第五电路单元、多个第二电路单元、第四电路单元(或第三电路单元)顺序级联而成，第二滤波器由第一电路单元、多个第二电路单元、第三电路单元(或第四电路单元)顺序级联而成；滤波器长度L是偶数时为Ⅱ型结构，Ⅱ型结构的第二子滤波器由第五电路单元、多个第二电路单元、第六电路单元顺序级联而成，第一子滤波器为一根硬连线。优选地，所述第一电路单元为三端输入双端输出的五端口电路，其输入分别为INA1、INA2和INA3，输出分别为OUTA1和OUTA2；第一电路单元的内部含有两个加法器，加法器分别为adderA1和adderA2，一个系数coeffA，INA1接adderA的一个输入，INA2接adderA的另外一个输入，INA1又直接和OUTA1相连，adderA的输出接coeffA的输入，coeffA的输出接adderA2的一个输入，INA3接adderA2的另外一个输入，adderA2的输出接OUTA2。优选地，所述第二电路单元为为三端输入三端输出的六端口电路，其输入分别为INB1、INB2和INB3，输出分别为OUTB1、OUTB2和OUTB3；第二电路单元的内部含有两个抽头、两个加法器和一个系数coeffB，两个抽头分别为tapB1和tapB2，两个加法器分别为adderB1和adderB2；INB1接tapB1的输入，tapB1的输出接adderB1的一个输入，INB2接adderB1的另外一个输入，INB2同时接tapB2的输入，INB3接adderB2的一个输入，adderB1的输出接coeffB的输入，coeffB的输出接adderB2的另外一个输入，tapB1的输出接OUTB1，tapB2的输出接OUTB2，adderB2的输出接OUTB3。优选地，所述第三电路单元为单端输入单端输出的二端口电路，其输入为INC，输出为OUTC；第三电路单元的内部只含有一个抽头tapC，INC接tapC的输入，tapC的输出接OUTC。优选地，所述第四电路单元为双端输入双端输出的四端口电路，其输入分别为IND1和IND2，输出分别为OUTD1和OUTD2；第四电路单元的内部含有两个抽头、一个系数coeffD和一个加法器adderD；其中两个抽头分别为tapD1和tapD2；IN1接tapD1的输入，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于级联积分梳状滤波器的补偿滤波器，由抽取电路和滤波电路构成，其特征在于：所述抽取电路为单端输入双端输出的三端口电路，输入为DIN，输出为OUT1、OUT2；所述滤波电路包含第一子滤波器和第二子滤波器，为双端输入单端输出的三端口电路，输入为IN1、IN2，输出为DOUT；DIN接补偿滤波器的输入Input，OUT1接IN1，OUT2接IN2，DOUT接补偿滤波器的输出Output；所述抽取电路由第一抽取器D1、第二抽取器D2和第零抽头tap0组成；第一抽取器D1的输入端接补偿滤波器的输入端，第一抽取器D1的输出为滤波电路中的第二子滤波器输入；第零抽头tap0的输入端接补偿滤波器的输入端，第零抽头tap0的输出端接第二抽取器D2的输入端，第二抽取器D2的输出为滤波电路中的第一子滤波器输入。

【技术特征摘要】
1.一种用于级联积分梳状滤波器的补偿滤波器，由抽取电路和滤波电路构成，其特征在于：所述抽取电路为单端输入双端输出的三端口电路，输入为DIN，输出为OUT1、OUT2；所述滤波电路包含第一子滤波器和第二子滤波器，为双端输入单端输出的三端口电路，输入为IN1、IN2，输出为DOUT；DIN接补偿滤波器的输入Input，OUT1接IN1，OUT2接IN2，DOUT接补偿滤波器的输出Output；所述抽取电路由第一抽取器D1、第二抽取器D2和第零抽头tap0组成；第一抽取器D1的输入端接补偿滤波器的输入端，第一抽取器D1的输出为滤波电路中的第二子滤波器输入；第零抽头tap0的输入端接补偿滤波器的输入端，第零抽头tap0的输出端接第二抽取器D2的输入端，第二抽取器D2的输出为滤波电路中的第一子滤波器输入。2.根据权利要求1所述的一种用于级联积分梳状滤波器的补偿滤波器，其特征在于：所述滤波电路根据滤波器长度L(L＝N+1，N为滤波器阶数)的奇偶性分为Ⅰ型结构和Ⅱ型结构；滤波器长度L是奇数时为Ⅰ型结构，Ⅰ型结构的第一子滤波器由第五电路单元、多个第二电路单元、第四电路单元(或第三电路单元)顺序级联而成，第二滤波器由第一电路单元、多个第二电路单元、第三电路单元(或第四电路单元)顺序级联而成；滤波器长度L是偶数时为Ⅱ型结构，Ⅱ型结构的第二子滤波器由第五电路单元、多个第二电路单元、第六电路单元顺序级联而成，第一子滤波器为一根硬连线。3.根据权利要求2所述的一种用于级联积分梳状滤波器的补偿滤波器，其特征在于：所述第一电路单元为三端输入双端输出的五端口电路，其输入分别为INA1、INA2和INA3，输出分别为OUTA1和OUTA2；第一电路单元的内部含有两个加法器，加法器分别为adderA1和adderA2，一个系数coeffA，INA1接adderA的一个输入，INA2接adderA的另外一个输入，INA1又直接和OUTA1相连，adderA的输出接coeffA的输入，coeffA的输出接adderA2的一个输入，INA3接adderA2的另外一个输入，adderA2的输出接OUTA2。4.根据权利要求2所述的一种用于级联积分梳状滤波器的补偿滤波器，其特征在于：所述第二电路单元为为三端输入三端输出的六端口电路，其输入分别为INB1、INB2和INB3，输出分别为OUTB1、OUTB2和OUTB3；第二电路单元的内部含有两个抽头、两个加法器和一个系数coeffB，两个抽头分别为tapB1和tapB2，两个加法器分别为adderB1和adderB2；INB1接tapB1的输入，tapB1的输出接adderB1的一个输入，INB2接adderB1的另外一个输入，INB2同时接tapB2的输入，INB3接adderB2的一个输入，adderB1的输出接coeffB的输入，coeffB的输出接adderB2的另外一个输入，tapB1的输出接OUTB1，tapB2的输出接OUTB2，adderB2的输出接OUTB3。5.根据权利要求2所述的一种用于级联积分梳状滤波器的补偿滤波器，其特征在于：所述第三电路单元为单端输入单端输出的二端口电路，其输入为INC，输出为OUTC；第三电路单元的内部只含有一个抽头tapC，INC接tapC的输入，tapC的输出接OUTC。6.根据权利要求2所述的一种用于级联积分梳状滤波器的补偿滤波器，其特征在于：所述第四电路单元为双端输入双端输出的四端口电路，其输入分别为IND1和IND2，输出分别为OUTD1和OUTD2；第四电路单元的内部含有两个抽头、一个系数coeffD和一个加法器adderD；其中两个抽头分别为tapD1和tapD2；IN1接tapD1的输入，tapD1的输出接tapD2的输入，tapD2的输出接OUTD1，tapD1的输出同时接coeffD的输入，coeffD的输出接adderD的一个输入，IND2接adderD的另外一个输入，adderD的输出接OUTD2。7.根据权利要求2所述的一种用于级联积分梳状滤波器的补偿滤波器，其特征在于：所述第五电路单元为双端输入双端输出的四端口电路，其输入分别INE1和INE2，输出分别为OUTE1和OUTE2；第五电路单元的内部含有一个加法器adderE和一个系数coeffE，INE1接adderE的一个输入，INE2接adderE的另外一个输入，INE1又直接和OUTE1相连，adderE的输出接coeffE的输入，coeffE的输出接OUTE2。8.根据权利要求2所述的一种用于级联积分梳状滤波器的补偿滤波器，其特征在于：所述第六电路单元为三端输入双端输出的五端口电路，其输入分别为INF1、INF2和INF3，输出为OUTF1和OUTF2；第六电路单元的内部含有两个抽头、两个加法器和一个系数coeffF，其中两个抽头分别为tapF1和tapF2，加法器分别为adderF1和adderF2；INF1接tapF1的输入，tapF1的输出接adderF1的一个输入，INF2接tapF2的输入，tapF2的输出接OUTF1，INF2同时接adderF1的另外一个输入，adder...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢亮，汪杰，张文杰，金湘亮，
申请(专利权)人：湘潭芯力特电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43