專利名稱：一種低成本有效迭代多階數(shù)字濾波方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低通濾波器方法及裝置，具體是指一種用于求和分差模擬數(shù)字轉(zhuǎn) 換器的迭代多階數(shù)字濾波方法及裝置，適用于數(shù)字通訊，混合信號(hào)處理，數(shù)字圖像處理以及 其他數(shù)字低通濾波器的應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高分辨率的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器一般采用求和分差(Σ Δ)的結(jié)構(gòu)。該求和分差模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)換器利用的采樣頻率高出Nyquist (尼奎斯特)頻率很多倍，即利用超頻采樣，另外 由于Noise Shaping(噪聲整形)的技巧可以使得低頻部分的噪音很小，以達(dá)到高分辨率的 效果。如

圖1所示，是該求和分差模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的簡單示意圖，主要包含兩部分，一部分 是模擬Σ Δ擾碼器101，其輸入端輸入模擬信號(hào)，另一部分是與該模擬Σ Δ擾碼器101的 輸出端連接的數(shù)字低通濾波器102，其輸出數(shù)字信號(hào)。典型的Σ Δ擾碼器101的輸出信號(hào)只有一個(gè)比特，它的采樣頻率可以表達(dá)成Fs = NFn，其中Fn是Nyquist頻率，N是超頻比例數(shù)。由于噪音頻率強(qiáng)度的重新分布，使得高頻率 有比較高的強(qiáng)度。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)有效的截止頻率為Fn的數(shù)字低通濾波器就變得至關(guān)重要。數(shù)字低通濾波器(因?yàn)樵摰屯V波器同時(shí)把采樣頻率由Fs降低成Fn，所以也叫 Decimator，即降采樣濾波器)的設(shè)計(jì)和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)要求有關(guān)。新的規(guī)范通常需 要重新設(shè)計(jì)濾波器，所以標(biāo)度化的設(shè)計(jì)無疑會(huì)加速設(shè)計(jì)的進(jìn)程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低成本有效迭代多階數(shù)字濾波方法及裝置，其具有資源 分享，單一時(shí)鐘以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有限狀態(tài)轉(zhuǎn)化控制的效果，可在最低的成本上實(shí)現(xiàn)最好的 功用。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種低成本有效迭代多階數(shù)字濾波裝置，其包含 依次通過電路連接的前置濾波器、低通濾波器和采樣器；所述的低通濾波器為使用M-級(jí) SINC函數(shù)進(jìn)行低通濾波轉(zhuǎn)換的低通濾波器，其截至頻率為Fn ；所述的采樣器為N: 1采樣器， N是超頻比。所述的前置濾波器內(nèi)部包含二元-三元的變量轉(zhuǎn)換器以及低通濾波器，將輸入該 前置濾波器的信號(hào)由二元轉(zhuǎn)換至三元，并進(jìn)行低通濾波。本發(fā)明還提供一種低成本有效迭代多階數(shù)字濾波方法，其包含以下步驟步驟1、前置濾波通過前置濾波器，將由Σ Δ擾碼器輸出的一個(gè)比特的信號(hào)由二 元轉(zhuǎn)換至三元，并前置進(jìn)行低通濾波，使得直流偏差處于零點(diǎn)；步驟2、多階數(shù)字低通濾波對(duì)前置濾波后輸出的三元信號(hào)進(jìn)行M-級(jí)SINC的低通 數(shù)字濾波轉(zhuǎn)換，具體轉(zhuǎn)換函數(shù)為
權(quán)利要求
一種低成本有效迭代多階數(shù)字濾波裝置，其特征在于，包含依次通過電路連接的前置濾波器(201)、低通濾波器(202)和采樣器(203)；所述的低通濾波器(202)為使用M 級(jí)SINC函數(shù)進(jìn)行低通濾波轉(zhuǎn)換的低通濾波器，其截至頻率為FN；所述的采樣器(203)為N:1采樣器，N是超頻比。
2.如權(quán)利要求1所述的低成本有效迭代多階數(shù)字濾波裝置，其特征在于，所述的前置 濾波器(201)內(nèi)部包含二元-三元的變量轉(zhuǎn)換器以及低通濾波器，將輸入該前置濾波器 (201)的信號(hào)由二元轉(zhuǎn)換至三元，并進(jìn)行低通濾波。
3.一種采用權(quán)利要求1所述裝置實(shí)現(xiàn)的低成本有效迭代多階數(shù)字濾波方法，其特征在 于，包含以下步驟步驟1、前置濾波通過前置濾波器(201)，將由E A擾碼器輸出的一個(gè)比特的信號(hào)由 二元轉(zhuǎn)換至三元，并前置進(jìn)行低通濾波；步驟2、多階數(shù)字低通濾波通過低通濾波器(202)對(duì)前置濾波后輸出的三元信號(hào)進(jìn)行 M-級(jí)SINC的低通數(shù)字濾波轉(zhuǎn)換，具體轉(zhuǎn)換函數(shù)為
4.如權(quán)利要求3所述的低成本有效迭代多階數(shù)字濾波方法，其特征在于，步驟2中，所 述的參數(shù)k和低通數(shù)字濾波器的截止頻率Fn的超頻比N相等。
5.一種低成本有效迭代多階數(shù)字濾波裝置，其特征在于，包含前置濾波器(201)、以 及與該前置濾波器(201)的輸出端連接的低通濾波采樣器；所述的低通濾波采樣器包含通過電路依次連接的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器(404)、低通濾波運(yùn) 算器(402)以及采樣器(403)；其中，所述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器(404)的輸入端連接前置濾波器(201)的輸出端； 所述的采樣器(403)的輸出端還反饋輸入至數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器(404)。
6.如權(quán)利要求5所述的低成本有效迭代多階數(shù)字濾波裝置，其特征在于，所述的前置 濾波器(201)內(nèi)部包含二元-三元的變量轉(zhuǎn)換器以及低通濾波器，將輸入該前置濾波器 (201)的信號(hào)由二元轉(zhuǎn)換至三元，并進(jìn)行低通濾波。
7.如權(quán)利要求6所述的低成本有效迭代多階數(shù)字濾波裝置，其特征在于，所述的低通 濾波采樣器還包含有限狀態(tài)機(jī)(405)，其輸出端連接數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器(404)，控制數(shù)據(jù)的輸 入輸出以及中間反饋值的存取狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求7所述的低成本有效迭代多階數(shù)字濾波裝置，其特征在于，所述的采樣 器(403)為2:1采樣器。
9.如權(quán)利要求8所述的低成本有效迭代多階數(shù)字濾波裝置，其特征在于，所述的低通 濾波運(yùn)算器(402)由若干加法器(501)和若干乘法器(502)構(gòu)成。
10.一種采用權(quán)利要求5所述裝置實(shí)現(xiàn)的低成本有效迭代多階數(shù)字濾波方法，其特征 在于，包含以下步驟步驟1、前置濾波通過前置濾波器(201)，將由E A擾碼器輸出的一個(gè)比特的信號(hào)由 二元轉(zhuǎn)換至三元，并前置進(jìn)行低通濾波，使得直流偏差處于零點(diǎn)； 步驟2、進(jìn)行一階低通數(shù)字濾波和采樣步驟2. 1通過低通濾波運(yùn)算器(402)，對(duì)前置濾波后輸出的信號(hào)進(jìn)行低通數(shù)字濾波，得到H(z) = (l+z-y其中，M表示進(jìn)行M-級(jí)SINC低通濾波的級(jí)數(shù)；步驟2. 2通過2:1采樣器(403)，對(duì)步驟2. 1中完成低通數(shù)字濾波后的信號(hào)進(jìn)行D2(z) 采樣，所采用的采樣頻率為前一節(jié)采樣頻率的一半，于是得到 G(z) = H(z) D2(z) = (1+z^)mD2(z)步驟3、采用步驟2得到的輸出信號(hào)，并迭代重復(fù)進(jìn)行m-1次步驟2所述的方法，從而循 環(huán)完成m階低通數(shù)字濾波和采樣，即G(z) = n((l + z-1)MD2(z))o =0
全文摘要
本發(fā)明提供一種低成本有效迭代多階數(shù)字濾波方法及裝置，其包含前置濾波器、以及與該前置濾波器的輸出端連接的低通濾波采樣器；所述的低通濾波采樣器包含通過電路依次連接的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器、低通濾波運(yùn)算器以及采樣器；其中，所述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器的輸入端連接前置濾波器的輸出端；所述的采樣器的輸出端還反饋輸入至數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器。本發(fā)明具有資源分享，單一時(shí)鐘以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有限狀態(tài)轉(zhuǎn)化控制的效果，可在最低的成本上實(shí)現(xiàn)最好的功用。
文檔編號(hào)H03H17/02GK101944892SQ201010251130
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者張洪, 楊清, 范仁永, 郁新華 申請(qǐng)人:美凌微電子(上海)有限公司