[发明专利]复系数希尔伯特带通滤波器分数倍采样率转换方法

摘要

本发明提出的一种复系数希尔伯特带通滤波器分数倍采样率转换方法，是用工程仿真设计软件MATLAB设计一个采样率为L*f_si的实系数带通滤波器，然后使用MATLAB中提供的希尔伯特变换函数，将冲激响应实数序列h_r(n)变换为冲激响应复数序列h_c(n)，并以h_c(n)作为希尔伯特带通滤波器的复系数；并得到L相子滤波器复系数，然后在FPGA中使用通用有限长单位冲激响应FIR滤波器的实现结构来实现L相子滤波器，构成L倍采样率增加的并行插值滤波结构；利用先进先出的数据缓存器FIFO写操作实现M倍抽取速率变换，通过对FIFO在采样率f_si的钟域中独立写操作和在输出采样率f_so＝(L/M)*f_si的钟域独立读操作，隔离f_si和f_so两时钟域间直接的数据传递，实现分数速率L/M变换。

主权项

一种复系数希尔伯特带通滤波器分数倍采样率转换方法，其特征在于包括如下步骤：①在现场可编程门阵列FPGA输入输出端并联数模转换器ADC和模数转换器DAC构成的复系数希尔伯特带通滤波器分数倍采样率转换系统中，用工程仿真设计软件MATLAB的滤波器设计函数firpm，设计一个采样率为L*f_si具有双边带幅度频率响应特性的实系数带通滤波器：将设计所需滤波特性参数输入firpm函数，该函数返回实系数带通滤器冲激响应实数序列h_r(n)；然后②使用MATLAB中提供的希尔伯特变换函数hilbert，将冲激响应实数序列h_r(n)变换为冲激响应复数序列h_c(n)：应用希尔伯特变换将实系数带通滤波器的冲激响应实数序列h_r(n)经过希尔伯特变换得到新的冲激响应实数序列h_i(n),然后由h_r(n)和h_i(n)构成冲激响应复数序列h_c(n)＝h_r(n)+j*h_i(n)，并以h_c(n)作为希尔伯特带通滤波器的复系数；③再将冲激响应复数序列h_c(n)顺序抽取分成L相子复数序列，以该L相子复数序列分别作系数得到L相子滤波器复系数，然后在FPGA中使用通用有限长单位冲激响应FIR滤波器的实现结构来实现L相子滤波器，构成L倍采样率增加的并行插值滤波结构；④由写控制逻辑模块和FIFO模块构成具有抽取功能的抽取电路，抽取电路对并行插值滤波结构的输出结果每隔M‑1个保留一个值，使采样率L*f_si降到L*f_si/M，利用先进先出的数据缓存器FIFO写操作实现M倍抽取速率变换，通过对FIFO在采样率f_si的钟域中独立写操作和在输出采样率f_so＝(L/M)*f_si的钟域独立读操作，隔离f_si和f_so两时钟域间直接的数据传递，实现分数速率L/M变换，其中L、M为自然数，取值为互质的整数，n为整数，取值0,1,2,3,……,j为虚数单位。