一種降采樣解調(diào)濾波方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明實(shí)施例設(shè)及信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種降采樣解調(diào)濾波方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 解調(diào)濾波的主要作用是從原始的載波信號(hào)中解調(diào)出與被探測(cè)物體信號(hào)幅度和相 位對(duì)應(yīng)的低頻信號(hào)。解調(diào)的方法通常包括簡(jiǎn)單解調(diào)、正交解調(diào)、希爾伯特（化化ert)變換解 調(diào)、二次采樣解調(diào)和多次采樣解調(diào)等多種方法，其中，正交解調(diào)方法經(jīng)常被應(yīng)用在無(wú)線電W 及射頻等信號(hào)的處理中。
[0003]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中信號(hào)正交解調(diào)的數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖1，原始離 散數(shù)字信號(hào)S(n)首先經(jīng)過(guò)混頻（分別乘W正交的正弦信號(hào)SinOnfenT)和余弦信號(hào) COS(2funT)，f。為解調(diào)頻率，T為采樣周期）得到兩支路信號(hào)；然后分別對(duì)兩路支路信 號(hào)進(jìn)行低通濾波化owPassFilter,LP巧處理，濾除高頻信號(hào)，保留低頻信號(hào)，得到兩路正 交信號(hào)，即同相分量I(n)和正交分量Q(n)。由于有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)（FiniteImpulse Response,FIR)濾波器具有較好的線性相位特性，此處的低通濾波器（也稱"解調(diào)濾波器"） 通常選用FIR濾波器。
[0004] 通常載波信號(hào)的采樣頻率遠(yuǎn)高于被測(cè)物體信號(hào)的頻率，并且終端顯示設(shè)備的顯示 像素有限，因此，在解調(diào)濾波過(guò)程中一般要對(duì)信號(hào)進(jìn)行降采樣處理。在滿足奈奎斯特采樣定 理的前提下，通過(guò)降采樣處理滿足顯示設(shè)備能顯示的采樣點(diǎn)數(shù)。為了減少計(jì)算量，降采樣處 理通常都在低通濾波階段完成。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中降采樣處理常見的處理方法是，在濾波時(shí)按照一定的降采樣因子對(duì)信 號(hào)進(jìn)行抽樣濾波。例如，降采樣因子為3,每隔3個(gè)點(diǎn)取一段與濾波器長(zhǎng)度相同的信號(hào)進(jìn)行 濾波，最終的信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)量數(shù)只有原始信號(hào)數(shù)量的1/3。上述按照一定的降采樣因子對(duì)信 號(hào)進(jìn)行解調(diào)濾波處理中，通常降采樣因子必須為正整數(shù)，不能為小數(shù)，因而有可能在調(diào)節(jié)顯 示圖像深度時(shí)造成降采樣信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)量的較大波動(dòng)。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)信號(hào)進(jìn)行非整數(shù)降采樣因子的降采樣處理，一種方法是對(duì)信號(hào)進(jìn)行 插值后再進(jìn)行降采樣處理，首先通過(guò)插值的方式得到非整數(shù)點(diǎn)位置的采樣值，然后再進(jìn)行 降采樣處理。例如：要實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的2. 5倍降采樣處理，首先對(duì)信號(hào)進(jìn)行2倍插值得到相鄰 采樣點(diǎn)中間位置處化5、1. 5、2. 5)的采樣值；然后再對(duì)插值后的信號(hào)進(jìn)行5倍降采樣因子 的降采樣處理。在實(shí)際處理過(guò)程中，隨著插值倍數(shù)的提高，信號(hào)長(zhǎng)度呈幾何倍數(shù)增長(zhǎng)，使得 低通濾波處理中進(jìn)行大量的計(jì)算，該方法雖然簡(jiǎn)單，但是計(jì)算量龐大，在上述方法中采用任 意非整數(shù)降采樣因子對(duì)信號(hào)進(jìn)行降采樣解調(diào)濾波難度較大，并且實(shí)用價(jià)值低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供了一種降采樣解調(diào)濾波方法，W實(shí)現(xiàn)采用任意非整數(shù)降采樣因子對(duì)信 號(hào)進(jìn)行降采樣解調(diào)濾波。
[0008] 本發(fā)明提供了一種降采樣解調(diào)濾波方法，所述方法，包括：對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行混頻處 理，W得到同相支路信號(hào)和正交支路信號(hào)；根據(jù)所述原始信號(hào)的特征設(shè)計(jì)低通濾波器；根 據(jù)非整數(shù)降采樣因子
，在相鄰兩個(gè)采樣點(diǎn)之間的
]位置 處設(shè)計(jì)K個(gè)插值濾波器，其中，M，K，k均為整數(shù)，1《k《K-I;結(jié)合所述低通濾波器和所述 插值濾波器，根據(jù)所述非整數(shù)降采樣因子對(duì)所述同相支路信號(hào)和正交支路信號(hào)分別進(jìn)行濾 波，得到原始信號(hào)的同相分量和正交分量。
[0009] 進(jìn)一步地，對(duì)所述原始信號(hào)進(jìn)行混頻處理，W得到同相支路信號(hào)和正交支路信號(hào)， 包括：設(shè)置解調(diào)頻率；將所述原始信號(hào)與所述解調(diào)頻率的余弦信號(hào)相乘，得到同相支路信 號(hào)；將所述原始信號(hào)與所述解調(diào)頻率的正弦信號(hào)相乘，得到正交支路信號(hào)。
[0010] 進(jìn)一步地，所述解調(diào)頻率為固定值或變化值。
[0011] 進(jìn)一步地，所述低通濾波器采用有限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器，用于濾除所述同相支 路信號(hào)和正交支路信號(hào)中的高頻信號(hào)。
[0012] 進(jìn)一步地，所述插值濾波器采用有限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器，用于根據(jù)所述插值濾 波器插值位置前后的所述支路信號(hào)計(jì)算得到所述插值位置的信號(hào)。
[0013] 進(jìn)一步地，結(jié)合通過(guò)所述低通濾波器和所述插值濾波器，根據(jù)所述非整數(shù)降采樣 因子對(duì)所述同相支路信號(hào)和正交支路信號(hào)分別進(jìn)行濾波，包括：
[0014] 所述K個(gè)插值濾波器分別與所述低通濾波器進(jìn)行卷積，形成K個(gè)低通插值濾波器； 根據(jù)所述非整數(shù)降采樣因子確定的所述采樣點(diǎn)位置依次選擇相應(yīng)的所述低通插值濾波器 對(duì)所述同相支路信號(hào)和正交支路信號(hào)分別進(jìn)行濾波。
[0015] 本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案，根據(jù)非整數(shù)降采樣因子
；，苗相鄰兩個(gè)采 樣點(diǎn)之間的
位置處設(shè)計(jì)K個(gè)插值濾波器，結(jié)合低通濾波器和插值 濾波器對(duì)原始信號(hào)混頻之后的信號(hào)進(jìn)行濾波，實(shí)現(xiàn)了采用任意非整數(shù)降采樣因子對(duì)信號(hào)進(jìn) 行降采樣解調(diào)濾波。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中信號(hào)正交解調(diào)的數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種降采樣解調(diào)濾波方法的流程示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一適用的一種降采樣解調(diào)濾波方法的數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種超聲成像的流程示意圖；
[0020] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種適用于超聲成像的低通濾波器系數(shù)曲線示意 圖；
[0021] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種適用于超聲成像的降采樣解調(diào)濾波示意圖；
[0022] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種適用于超聲成像的降采樣解調(diào)濾波的同相分 量示意圖；
[0023] 圖8是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種適用于超聲成像的降采樣解調(diào)濾波的正交分 量示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明。可W理解的是，此處所描 述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便 于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。
[0025] 實(shí)施例一
[0026] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種降采樣解調(diào)濾波方法的流程示意圖。所述方法 適用于無(wú)線電W及射頻等信號(hào)的降采樣解調(diào)濾波。參見圖2,所述降采樣解調(diào)濾波方法，包 括：
[0027]S110、對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行混頻處理，W得到同相支路信號(hào)和正交支路信號(hào)；
[002引 S120、根據(jù)所述原始信號(hào)的特征設(shè)計(jì)低通濾波器；
[0029]S130、根據(jù)非整數(shù)降采樣因子
，在相鄰兩個(gè)采樣點(diǎn)之間的
]位置處設(shè)計(jì)1(個(gè)插值濾波器，其中，1，1(，1^均為整數(shù)， 1《k《K-I ;
[0030]S140、結(jié)合所述低通濾波器和所述插值濾波器，根據(jù)所述非整數(shù)降采樣因子對(duì)所 述同相支路信號(hào)和正交支路信號(hào)分別進(jìn)行濾波，得到原始信號(hào)的同相分量和正交分量。
[0031] 通過(guò)對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行上述步驟的降采樣解調(diào)濾波方法，實(shí)現(xiàn)了采用任意非整數(shù)降 采樣因子對(duì)信號(hào)進(jìn)行降采樣解調(diào)濾波。
[0032] 進(jìn)一步地，步驟S140、結(jié)合所述低通濾波器和所述插值濾波器，根據(jù)所述非整數(shù)降 采樣因子對(duì)所述同相支路信號(hào)和正交支路信號(hào)分別進(jìn)行濾波，包括：所述K個(gè)插值濾波器 分別與所述低通濾波器進(jìn)行卷積，形成K個(gè)低通插值濾波器；根據(jù)所述非整數(shù)降采樣因子 確定的所述采樣點(diǎn)位置依次選擇相應(yīng)的所述低通插值濾波器對(duì)所述同相支路信號(hào)和正交 支路信號(hào)分別進(jìn)行濾波。
[0033] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例一適用的一種降采樣解調(diào)濾波方法的數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)示意 圖。參見圖3,假設(shè)原始信號(hào)為S(n)，解調(diào)正弦信號(hào)為Sin(2 31f>T)，解調(diào)余弦信號(hào)為 COS(2JTf"nT)，其中，原始信號(hào)S(n)為離散信號(hào)，f。為解調(diào)頻率，T為采樣周期，n為離散采 樣點(diǎn)。優(yōu)選的，解調(diào)頻率f。可W是固定值或變化值。
[0034] 首先，設(shè)置解調(diào)頻率f。，將原始信號(hào)S(n)與解調(diào)頻率f。的余弦信號(hào)COS(2JT f。曲 相乘，得到同相支路信號(hào)，將原始信號(hào)S(n)與解調(diào)頻率f。的正弦信號(hào)Sin(2fcnT)相乘， 得到正交支路信號(hào)。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)低通濾波器LPF和插值濾波器IF，上述兩濾波器卷積形 成低通插值濾波器LPIF。其中，低通濾波器LPF是根據(jù)原始信號(hào)S(n)的頻率和帶寬等特 征進(jìn)行設(shè)計(jì)的，用W濾除同相支路信號(hào)和正交支路信號(hào)中的高頻信號(hào)。根據(jù)非整數(shù)降采樣 因子
I在相鄰兩個(gè)采樣點(diǎn)之間的
I《個(gè)插值位置處設(shè)計(jì) K個(gè)插值濾波器IF(M，K，k均為整數(shù)，1《k《K-1)，K個(gè)插值濾波器IF分別與低通濾波器LPF卷積，形成K個(gè)低通插值濾波器LPIF。優(yōu)選的，低通濾波器LPF和插值濾波器IF均采 用有限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器。最后，根據(jù)非整數(shù)降采樣因子
確定的采樣點(diǎn)位置依 次選擇相應(yīng)的低通插值濾波器LPIF對(duì)同相支路信號(hào)和正交支路信號(hào)進(jìn)行濾波，得到原始 信號(hào)的同相分量I(n)和正交分量Q(n)。上述降采樣解調(diào)濾波方法中，實(shí)現(xiàn)了采用任意非整 數(shù)降采樣因子對(duì)信號(hào)進(jìn)行降采樣解調(diào)濾波。
[0035] 降采樣解調(diào)濾波過(guò)程中，假設(shè)原始信號(hào)S(n)與正弦信號(hào)Sin(2f>T)混頻后的 信號(hào)為Si(n)，插值濾波后的信號(hào)SIFi(n)可表示為信號(hào)Si(n)和插值濾波器IF(n)的卷 積SIFi(n) =Si(n)*IF(n)。設(shè)計(jì)FIR型的低通濾波器LF(n)，則之后的低通濾波