[发明专利]具有任意整数抽取值和单位增益缩放的级联积分梳状滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及需要使用级联积分梳状(CIC)滤波器的数字信号处理应用。这种滤波器通常与过采样模数转换器(ADC)一起使用，以将ADC的采样速率减小到应用所需的采样速率，并减小ADC采样处理所产生的混叠效应。

背景技术

当前所采用的CIC滤波器通常用于数字下变频器应用，这是因为与使用抽取或传统平均技术的替代性的有限脉冲响应滤波器相比，CIC滤波器支持更有效率的硬件实现。如果受2的幂的抽取值的约束，则可以不使用乘法或除法操作来实现CIC，但必须使用极大比特宽度的加法器和累加器，因为在当前的数字滤波应用中通常需要很大的抽取值或插值。

现有方法的问题在于可选的输出采样速率的粒度。例如，假设CIC滤波器具有从8到16384(2³-2¹⁴)的2的幂的抽取值。随后，如果输入采样速率是例如16MHz，则可用的离散输出采样速率是2MHz、1MHz、500KHz、...3.91KHz、1.95KHz和0.98KHz。由于CIC的输出采样速率通常输入到数字滤波器，并最小化这些随后的滤波器所需的抽头的数量，因此人们非常期望改善R个值的粒度。例如，具有250KHz的明显截止频率的FIR滤波器使用2的幂的抽取将需要1MHz的采样速率并需要507个抽头来获得具有小于1dB的波纹的80dB的衰减。如果整数个R值可用，则可以将采样速率设置在516KHz(R＝31)，滤波器仅需要235个抽头，以改善滤波器延迟和处理吞吐量和功率需求。

发明内容

我们披露了一种支持任意整数抽取速率的CIC数字滤波器。所述滤波器具有连接到其输入端的位移器。所述位移器接收位移控制输入，其中将所述位移控制输入预先计算为等于2的乘幂，该幂的指数是所述CIC滤波器增益的以2为底的对数的整数部分。在输入端和位移器之间连接有乘法器。在其他实施例中，乘法器可以连接在输入端和位移器之间。

至少有4个顺序连接的积分器功能部件连接到位移器(或在另一种情况下为乘法器)；抽取功能部件从积分器功能部件接收输入；至少4个顺序连接的微分器功能部件从抽取功能部件接收输入。所述抽取功能部件具有等于一个整数的可选速率，所述一个整数为在1和等于预定最大抽取值的数字之间的任意整数。所述乘法器用于计算每一输入数据采样与校正因数的乘积；将所述校正因数预先计算为等于2的乘幂，该幂的指数是所述CIC滤波器增益的以2为底的对数的小数部分，从而对于非2的幂的抽取值，校正CIC滤波器的增益。

我们还披露了一种实现多通道CIC滤波器的方法，所述多通道CIC滤波器用于从多个数据流中过滤输入数据采样；所述多通道CIC滤波器具有输入端、输出端、位移器、位移控制器、乘法器、解复用器以及多个通道。每一通道具有一个或多个积分器功能部件、抽取功能部件以及一个或多个微分器功能部件。所述方法包括：接收复用数据采样的输入流；将每一数据采样向左位移，位移量等于以CIC滤波器增益为真数并且以2为底的对数的整数部分；将每一经上述位移的数据采样和以CIC滤波器增益为真数并且以2为底的对数的小数部分相乘。将所述复用数据流解复用为两个或更多个数据流。对于每一数据流，所述方法包括：对所述经位移的和经相乘的数据采样进行至少一次积分；以预定抽取速率对所述数据采样进行抽取；对所述经抽取的数据采样进行至少一次微分；在输出所述数据采样前将所述经微分的数据采样取整为预定数量的位。

附图说明

图1示出了现有技术的4级CIC滤波器，其能够对应于2的整数幂的至多16368(2¹⁴)个抽取值进行可编程抽取；

图2示出了任意整数个至多131072个抽取值的CIC滤波器；

图3示出了接收复用数据流并具有多个输出通道的CIC滤波器的替代性实施例；

图4示出了输入到示例性CIC滤波器中的各个级或从其输出的波形表示。

具体实施方式

图1示出了现有技术的4级CIC滤波器，其允许至多16368(2¹⁴)个可编程抽取。管线开始处的位移寄存器用于设置位移值，其对于滤波器的可编程抽取值(R)保持单位增益。这就将抽取值限制在了2的整数幂，导致了1、2、4、8、...16、384这14个离散的抽取设定值。抽取器输出R个输入之一以执行下采样功能。加法器和寄存器的大小适于累积极大量的数字，但可以在每一级截去一些位，以删除那些不影响输出精度的位。