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CIC滤波器的原理与设计

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CIC 的冲击响应,D 为 CIC 滤波器的阶数(即抽取因子),Z 变换后,当积分梳状滤波器的阶数不等于抽取器的抽取倍数时,令 N=DM(N 为滤波器的阶数,D 为抽取倍数)则积分梳状滤波器的传递函数为:M 是梳状滤波器中的延时因子,故称 M 为差分延时因子;其频率总响应为= =为抽样函数,且,所以 CIC 滤波器在处的幅度值为,即:;一般数字滤波器的指标:即: CIC 幅频特性响应曲线图 由 其 频 率 响 应 函 数 可 以 看 出 其 主 瓣 电 平 最 大 为 D, 旁 瓣 电 平 为,旁瓣与主瓣的差值 (用 dB 数表示)为: 可计算出旁瓣与主瓣的差值约为 13.46,意味着阻带衰减很差,单级级联时旁瓣电平很大,为降低旁瓣电平,增加阻带衰减采纳级联的方式,N 级频率响应为:,可得到 N 级 CIC 的旁瓣抑制 分析一下发现在 Q 级联时多出了这个处理增益,因此分析一下尽量减少带内容差(通带衰减),即,在通带内,幅度应尽量平缓;下面就它的幅平响应曲线来分析:1、设在红线 w1 处抽取的信号带宽很窄,为无混叠信号的带宽,能很好的对窄带信号进行滤波,去除掉高频信号噪声;且在绿线 w2=2pi/DM-w1 处衰减值足够大,则在其信号带宽内,红线到绿线,信号给 CIC滤波器带来的混叠就可以忽略,计算此时阻带衰减:·引入带宽比例因子 b=B/(fs/DM), B 为抽取信号的带宽,D 为抽取因子,M 为延时因子;fs为输入端采样率,则 w1=b*2pi/DM;带入可化简得:; (假设 b=0。01;即 fs=100MHz,D=20,信号带宽为 50khz,此时衰减为 40dB);可见单级的 CIC 滤波器的无混叠信号带宽内的阻带衰减能达到 40dB;;并不怎么大,适用于较粗略的滤波,适合放在第一级抽取;假如采纳级联的方式可以加大无混叠信号带宽;但是满足的通带不够窄;2、在红线 w1 处幅度不能下降太多,通带内幅值容差不能太大,否则会引起高频失真;设该带内容差为,则将 w1 带入可简化得,当 N 级时,其带内容差也会增大;由上面分析可知,阻带衰减和带内容差,只与带宽比例因子 b 有关,,分析可知,在信号带宽一定的前提下,应尽可能采纳小的抽取因子,或增大输入采样率;故一般把它放在抽取系统的第一级,所以在配置 CIC 时,信号带宽,采样率,抽取因子,综合考虑,下面是阻带衰减和通带衰减的一个表:带宽比例因子 b在 w1 处的通带衰减(dB)级数(N)1234561/1280.000.000。000.000.000.011/640.000.010。010.010.020.021/320.010.030.040...

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