基于FPGA过采样技术及实现
图4为时,原型滤波器、整形滤波器、压制虚像滤波器和最后获得的插值滤波器的幅度响应,原型滤波器为FIR切比雪夫滤波器。从图4(a)可以看出,虚像出现的位置与平均滤波器的零点位置对齐,从而抑制了虚像。由于太小,平均滤波器的旁瓣宽度较大,陷波带大于虚像带宽,导致虚像的抑制没有达到滤波器要求的阻带衰减。但是,虚像所处频率与过采样频率相当,此处出现的噪声仅为量化噪声,此处衰减特性只要将其抑制到ADC分辨率提高后的量化噪声水平,即满足过采样的要求。例如:ADC分辨率经过采样后提高6位,其要求的衰减特性为-36.1dB,而图4(a)插值滤波器虚像处的衰减为52dB,足以满足大部分设计的要求。
插值滤波器在过采样中的实现的流程为:在原型滤波器进行K倍内插后,再做K点的平均滤波即可。看上去需要两步才能实现低通滤波,实际上,由于整形和平均滤波的特性,我们可以一步完成滤波。由式(3)可知,整形子滤波器的输出为:
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/201006/f31c1a226c2890afe2a604e54cb4d160.jpg)
为下抽取及计算方便,将整形滤波器的长度从,改为KLp 。由于FIR滤波器系数的不敏感性,这样做并不会影响滤波器特性。则插值滤波器的输出为:
由式(4-9)可知,插值滤波器输出是将K点值平均后,再与原型滤波器系数加权平均的结果。可以看出,实现方式很简单。
过采样技术在FGPA的实现
一些通用的数据采集模块需要实现多种信号的测量,注重模块的通用性,因此,放大、滤波等信号预处理电路这样的个性事物是不被允许存在的。将过采样技术应用于通用模块,省略信号预处理电路,根据信号特点,选取合适的过采样率和下抽取率,平衡最终采样率和分辨率,来获取要求的测量精度。根据通用模块的要求,设计了图5所示结构来实现通用模块的过采样技术。
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