本發(fā)明涉及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器的補(bǔ)償濾波器。

背景技術(shù)：

近幾年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)(internetofthings，iot)、虛擬現(xiàn)實(shí)(virtualreality，vr)、人工智能(artificialintelligence，ai)等技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越迅猛，與其相關(guān)的智能家居、vr眼鏡等硬件終端設(shè)備也被迅速地生產(chǎn)出來(lái)。這些硬件終端設(shè)備本質(zhì)上就是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，就需要數(shù)字信號(hào)處理和通信，而完成這些數(shù)字信號(hào)處理和通信，就需要模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)。

但是，隨著人們對(duì)精度和性能的要求越來(lái)越高，普通的adc根本就達(dá)不到那樣的精度，此時(shí)就只能由采用過(guò)采樣技術(shù)的∑-△adc勝任。目前，ti和adi都已經(jīng)有32位分辨率的產(chǎn)品了。為什么∑-△adc可以達(dá)到如此高的精度呢？其原因是因?yàn)椤?△adc是由∑-△調(diào)制器和數(shù)字抽取濾波器兩部分構(gòu)成的。這兩部分中，∑-△調(diào)制器采用過(guò)采樣技術(shù)，將信號(hào)轉(zhuǎn)化為高頻低精度的比特流形式，并且采用噪聲整形技術(shù)，在調(diào)制的過(guò)程中將噪聲能量搬移到高頻帶上，剩下在低頻帶內(nèi)的噪聲能量就變得非常少，并且隨著調(diào)制器階數(shù)的升高，低頻部分的噪聲能量越來(lái)越?。欢鴶?shù)字抽取濾波器就是將調(diào)制器的高頻低精度的比特流信號(hào)進(jìn)行降采樣和濾波，將信號(hào)以nyquist頻率輸出，從而將調(diào)制器的高頻低精度信號(hào)還原為低頻高精度的數(shù)字信號(hào)。

附圖1是用來(lái)進(jìn)行大倍率抽取(降采樣)的數(shù)字抽取濾波器的一般結(jié)構(gòu)組成框圖。第一級(jí)一般為cic濾波器，用來(lái)進(jìn)行大倍率抽取濾波，但是隨著cic濾波器抽取倍數(shù)的增加，cic的通帶滾降將會(huì)越來(lái)越大，并且其阻帶衰減一般不夠大，這兩點(diǎn)導(dǎo)致不能滿足數(shù)字抽取濾波器整體的指標(biāo)要求，此時(shí)就只能對(duì)cic濾波器的通帶滾降進(jìn)行補(bǔ)償，對(duì)阻帶衰減進(jìn)行增大?；诖?，第二級(jí)一般為補(bǔ)償濾波器，用來(lái)對(duì)第一級(jí)cic濾波器進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)完成自身的2倍抽取濾波。

目前現(xiàn)有技術(shù)的cic補(bǔ)償濾波器的結(jié)構(gòu)一般是根據(jù)matlab中的filter-builder或fvtool或fdatool工具進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)，然后可以得到cic補(bǔ)償濾波器的一般結(jié)構(gòu)圖，類型為多相分解直接型(direct-formfirployphasedecomposition)或多項(xiàng)分解轉(zhuǎn)置型(direct-formfirtransposedployphasedecomposition)。

然而，由于cic補(bǔ)償濾波器屬于一般fir濾波器，其系數(shù)并不像cic濾波器那樣全為1，而是介于-1到1之間的無(wú)限長(zhǎng)小數(shù)。fir濾波器算法實(shí)現(xiàn)的本質(zhì)就是數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)一系列的延遲之后和對(duì)應(yīng)的系數(shù)相乘，最后再相加得到輸出結(jié)果，因此就不可避免的會(huì)使用乘法。但是乘法在fpga實(shí)現(xiàn)或者asic實(shí)現(xiàn)時(shí)，卻是非常耗費(fèi)硬件資源的，為此，現(xiàn)有算法技術(shù)是采用移位加減運(yùn)算的方法代替原有的乘法；為了進(jìn)一步減少移位加減法的運(yùn)算次數(shù)，人們發(fā)明了一種規(guī)范符號(hào)字(canonicsigneddigit，csd)的編碼方式來(lái)有效減少移位加減的運(yùn)算次數(shù)；采用了多相分解技術(shù)來(lái)改進(jìn)先抽取再進(jìn)行濾波的直接型cic補(bǔ)償濾波器結(jié)構(gòu)(如附圖2)，由此得到了多相分解直接型的2倍抽取cic補(bǔ)償濾波器(附圖3)；另一方面，根據(jù)一般fir濾波器系數(shù)對(duì)稱的特性，人們根據(jù)系數(shù)的對(duì)稱性提出了附圖4所示的改進(jìn)結(jié)構(gòu)來(lái)改進(jìn)直接型結(jié)構(gòu)。

雖然如上面所說(shuō)已經(jīng)有多種技術(shù)可以解決上述cic補(bǔ)償濾波器的資源消耗過(guò)大問(wèn)題，但是在面積、功耗、速度三者之間存在矛盾的fpga應(yīng)用和asic芯片設(shè)計(jì)上，上述的已有技術(shù)帶來(lái)的補(bǔ)償濾波器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)在某些情形下仍然不能滿足人們的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器的補(bǔ)償濾波器，在保證補(bǔ)償濾波器功能和性能的前提下，進(jìn)一步減小補(bǔ)償濾波器的面積和功耗，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案。

一種用于級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器的補(bǔ)償濾波器，由抽取電路和濾波電路構(gòu)成，其特征在于：所述抽取電路為單端輸入雙端輸出的三端口電路，輸入為din，輸出為out1、out2；所述濾波電路包含第一子濾波器和第二子濾波器，為雙端輸入單端輸出的三端口電路，輸入為in1、in2，輸出為dout；din接補(bǔ)償濾波器的輸入input，out1接in1，out2接in2，dout接補(bǔ)償濾波器的輸出output；所述抽取電路由第一抽取器d1、第二抽取器d2和第零抽頭tap0組成；第一抽取器d1的輸入端接補(bǔ)償濾波器的輸入端，第一抽取器d1的輸出為濾波電路中的第二子濾波器輸入；第零抽頭tap0的輸入端接補(bǔ)償濾波器的輸入端，第零抽頭tap0的輸出端接第二抽取器d2的輸入端，第二抽取器d2的輸出為濾波電路中的第一子濾波器輸入。

優(yōu)選地，所述濾波電路根據(jù)濾波器長(zhǎng)度l(l＝n+1，n為濾波器階數(shù))的奇偶性分為ⅰ型結(jié)構(gòu)和ⅱ型結(jié)構(gòu)；濾波器長(zhǎng)度l是奇數(shù)時(shí)為ⅰ型結(jié)構(gòu)，ⅰ型結(jié)構(gòu)的第一子濾波器由第五電路單元、多個(gè)第二電路單元、第四電路單元(或第三電路單元)順序級(jí)聯(lián)而成，第二濾波器由第一電路單元、多個(gè)第二電路單元、第三電路單元(或第四電路單元)順序級(jí)聯(lián)而成；濾波器長(zhǎng)度l是偶數(shù)時(shí)為ⅱ型結(jié)構(gòu)，ⅱ型結(jié)構(gòu)的第二子濾波器由第五電路單元、多個(gè)第二電路單元、第六電路單元順序級(jí)聯(lián)而成，第一子濾波器為一根硬連線。

優(yōu)選地，所述第一電路單元為三端輸入雙端輸出的五端口電路，其輸入分別為ina1、ina2和ina3，輸出分別為outa1和outa2；第一電路單元的內(nèi)部含有兩個(gè)加法器，加法器分別為addera1和addera2，一個(gè)系數(shù)coeffa，ina1接addera的一個(gè)輸入，ina2接addera的另外一個(gè)輸入，ina1又直接和outa1相連，addera的輸出接coeffa的輸入，coeffa的輸出接addera2的一個(gè)輸入，ina3接addera2的另外一個(gè)輸入，addera2的輸出接outa2。

優(yōu)選地，所述第二電路單元為為三端輸入三端輸出的六端口電路，其輸入分別為inb1、inb2和inb3，輸出分別為outb1、outb2和outb3；第二電路單元的內(nèi)部含有兩個(gè)抽頭、兩個(gè)加法器和一個(gè)系數(shù)coeffb，兩個(gè)抽頭分別為tapb1和tapb2，兩個(gè)加法器分別為adderb1和adderb2；inb1接tapb1的輸入，tapb1的輸出接adderb1的一個(gè)輸入，inb2接adderb1的另外一個(gè)輸入，inb2同時(shí)接tapb2的輸入，inb3接adderb2的一個(gè)輸入，adderb1的輸出接coeffb的輸入，coeffb的輸出接adderb2的另外一個(gè)輸入，tapb1的輸出接outb1，tapb2的輸出接outb2，adderb2的輸出接outb3。

優(yōu)選地，所述第三電路單元為單端輸入單端輸出的二端口電路，其輸入為inc，輸出為outc；第三電路單元的內(nèi)部只含有一個(gè)抽頭tapc，inc接tapc的輸入，tapc的輸出接outc。

優(yōu)選地，所述第四電路單元為雙端輸入雙端輸出的四端口電路，其輸入分別為ind1和ind2，輸出分別為outd1和outd2；第四電路單元的內(nèi)部含有兩個(gè)抽頭、一個(gè)系數(shù)coeffd和一個(gè)加法器adderd；其中兩個(gè)抽頭分別為tapd1和tapd2；in1接tapd1的輸入，tapd1的輸出接tapd2的輸入，tapd2的輸出接outd1，tapd1的輸出同時(shí)接coeffd的輸入，coeffd的輸出接adderd的一個(gè)輸入，ind2接adderd的另外一個(gè)輸入，adderd的輸出接outd2。

優(yōu)選地，所述第五電路單元為雙端輸入雙端輸出的四端口電路，其輸入分別ine1和ine2，輸出分別為oute1和oute2；第五電路單元的內(nèi)部含有一個(gè)加法器addere和一個(gè)系數(shù)coeffe，ine1接addere的一個(gè)輸入，ine2接addere的另外一個(gè)輸入，ine1又直接和oute1相連，addere的輸出接coeffe的輸入，coeffe的輸出接oute2。

優(yōu)選地，所述第六電路單元為三端輸入雙端輸出的五端口電路，其輸入分別為inf1、inf2和inf3，輸出為outf1和outf2；第六電路單元的內(nèi)部含有兩個(gè)抽頭、兩個(gè)加法器和一個(gè)系數(shù)coefff，其中兩個(gè)抽頭分別為tapf1和tapf2，加法器分別為adderf1和adderf2；inf1接tapf1的輸入，tapf1的輸出接adderf1的一個(gè)輸入，inf2接tapf2的輸入，tapf2的輸出接outf1，inf2同時(shí)接adderf1的另外一個(gè)輸入，adderf1的輸出接coefff的輸入，coefff的輸出接adderf2的一個(gè)輸入，inf3接adderf2的另外一個(gè)輸入，adderf2的輸出接outf2。

優(yōu)選地，在l為奇數(shù)的前提下，若l＝2n+1且l≠4n+1(n為正整數(shù))，則ⅰ型結(jié)構(gòu)的第二子濾波器上有1個(gè)第一電路單元、(l-3)/4個(gè)第二電路單元和1個(gè)第三電路單元；其中，第一電路單元的輸入ina1接抽取電路第一抽取器d1的輸出，第一電路單元的輸入ina2接第一個(gè)第二電路單元的輸出outb2，第一電路單元的輸入ina3接第一子濾波器中的第四電路單元的輸出outd2，第一電路單元的輸出outa1接第二電路單元的輸入inb1，第一電路單元的輸出outa2接第二電路單元的輸入inb3；第一個(gè)第二電路單元到第(l-3)/4個(gè)第二電路單元依次相連，連接關(guān)系為前一級(jí)的outb1接后一級(jí)的inb1，前一級(jí)的inb2接后一級(jí)的outb2，前一級(jí)的outb3接后一級(jí)的inb3；第(l-3)/4個(gè)第二電路單元的輸出outb1接第三電路單元的輸入inc，第(l-3)/4個(gè)第二電路單元的輸入inb2接第三電路單元的輸出outc；第(l-3)/4個(gè)第二電路單元的輸出outb3作為整個(gè)補(bǔ)償濾波器的輸出output；ⅰ型結(jié)構(gòu)的第一子濾波器上有1個(gè)第五電路單元、(l-7)/4個(gè)第二電路單元和1個(gè)第四電路單元；其中，第五電路單元的輸入ine1接抽取電路第二抽取器d2的輸出，第五電路單元的輸入ine2接第一個(gè)第二電路單元的輸出outb2，第五電路單元的輸出oute1接第一個(gè)第二電路單元的輸入inb1，第五電路單元的輸出oute2接第一個(gè)第二電路單元的輸入inb3；第一個(gè)第二電路單元到第(l-7)/4個(gè)第二電路單元依次相連，連接關(guān)系為前一級(jí)的outb1接后一級(jí)的inb1，前一級(jí)的inb2接后一級(jí)的outb2，前一級(jí)的outb3接后一級(jí)的inb3；第(l-7)/4個(gè)第二電路單元的輸出outb1接第四電路單元的輸入ind1，第(l-7)/4個(gè)第二電路單元的輸入inb2接第四電路單元的輸出outd1，第(l-7)/4個(gè)第二電路單元的輸入outb3接第四電路單元的輸入ind2；第四電路單元的輸出outd2接第二子濾波器上第一電路單元的輸入ina3；

在l為奇數(shù)的前提下，若l＝2n+1且l＝4n+1(n為正整數(shù))，則ⅰ型結(jié)構(gòu)的第二子濾波器上有1個(gè)第一電路單元、(l-5)/4個(gè)第二電路單元和1個(gè)第四電路單元；其中，第一電路單元的輸入ina1接抽取電路模塊第一抽取器d1的輸出，第一電路單元的輸入ina2接第一個(gè)第二電路單元的輸出outb2，第一電路單元的輸入ina3接第一子濾波器中的第四電路單元的輸出outd2，第一電路單元的輸出outa1接第二電路單元的輸入inb1，第一電路單元的輸出outa2接第二電路單元的輸入inb3；第一個(gè)第二電路單元到第(l-5)/4個(gè)第二電路單元依次相連，連接關(guān)系為前一級(jí)的outb1接后一級(jí)的inb1，前一級(jí)的inb2接后一級(jí)的outb2，前一級(jí)的outb3接后一級(jí)的inb3；第(l-5)/4個(gè)第二電路單元的輸出outb1接第四電路單元的輸入ind1，第(l-5)/4個(gè)第二電路單元的輸入inb2接第三電路單元的輸出outd1；第(l-5)/4個(gè)第二電路單元的輸出outb3接第四電路單元的輸入ind2，第四電路單元的輸出outd2作為整個(gè)補(bǔ)償濾波器的輸出output；ⅰ型結(jié)構(gòu)的第一濾波器上有1個(gè)第五電路單元、(l-5)/4個(gè)第二電路單元和1個(gè)第三電路單元；其中，第五電路單元的輸入ine1接抽取電路第二抽取器d2的輸出，第五電路單元的輸入ine2接第一個(gè)第二電路單元的輸出outb2，第五電路單元的輸出oute1接第一個(gè)第二電路單元的輸入inb1，第五電路單元的輸出oute2接第一個(gè)第二電路單元的輸入inb3；第一個(gè)第二電路單元到第(l-5)/4個(gè)第二電路單元依次相連，連接關(guān)系為前一級(jí)的outb1接后一級(jí)的inb1，前一級(jí)的inb2接后一級(jí)的outb2，前一級(jí)的outb3接后一級(jí)的inb3；第(l-5)/4個(gè)第二電路單元的輸出outb1接第三電路單元的輸入inc，第(l-5)/4個(gè)第二電路單元的輸入inb2接第三電路單元的輸出outc；第(l-5)/4個(gè)第二電路單元的輸入outb3接第二子濾波器上第一電路單元的輸入ina3。

優(yōu)選地，在l為偶數(shù)的前提下，ⅱ型結(jié)構(gòu)上有1個(gè)第五電路單元、(l-4)/2個(gè)第二電路單元和一個(gè)第六電路單元；其中，第五電路單元的輸入ine1接抽取電路第一抽取器d1的輸出，第五電路單元的輸入ine2接第一個(gè)第二電路單元的輸出outb2，第五電路單元的輸出oute1接第一個(gè)第二電路單元的輸入inb1，第五電路單元的輸出oute2接第一個(gè)第二電路單元的輸入inb3；第一個(gè)第二電路單元到第(l-4)/2個(gè)第二電路單元依次相連，連接關(guān)系為前一級(jí)的outb1接后一級(jí)的inb1，前一級(jí)的inb2接后一級(jí)的outb2，前一級(jí)的outb3接后一級(jí)的inb3；第(l-4)/2個(gè)第二電路單元的輸出outb1接第六電路單元的輸入inf1，第(l-4)/2個(gè)第二電路單元的輸入inb2接第六電路單元的輸出outf1，第(l-4)/2個(gè)第二電路單元的輸出outb3接第六電路單元的輸入inf3，第六電路單元的輸入inf2接抽取電路第二抽取器d2的輸出，第六電路單元的輸出outf2作為整個(gè)補(bǔ)償濾波器的輸出output。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本用于級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器的補(bǔ)償濾波器，通過(guò)上述的結(jié)構(gòu)改進(jìn)巧妙地降低系數(shù)的數(shù)量和與系數(shù)進(jìn)行乘運(yùn)算相關(guān)的寄存器數(shù)量，從而達(dá)到大量地降低寄存器和查找表的數(shù)量，最終達(dá)到降低面積和功耗的目的。該補(bǔ)償濾波器結(jié)構(gòu)具體的特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖來(lái)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1是一般大倍率數(shù)字抽取濾波器的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是采用了先抽取再進(jìn)行濾波的直接型補(bǔ)償濾波器的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是采用了多相分解技術(shù)的直接型的補(bǔ)償濾波器；

圖4是采用了系數(shù)對(duì)稱技術(shù)的補(bǔ)償濾波器的結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本發(fā)明的整體框圖；

圖6是本發(fā)明的補(bǔ)償濾波器的濾波器長(zhǎng)度l為奇數(shù)時(shí)的結(jié)構(gòu)組成示意圖；

圖7是本發(fā)明的補(bǔ)償濾波器的濾波器長(zhǎng)度l為偶數(shù)時(shí)的結(jié)構(gòu)組成示意圖；

圖8是第一、第二、第三、第四、第五和第六電路單元電路圖；

圖9(a)是現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的29階多相分解直接型補(bǔ)償濾波器結(jié)構(gòu)圖；

圖9(b)是本發(fā)明實(shí)施例中的29階補(bǔ)償濾波器結(jié)構(gòu)圖；

圖10是本發(fā)明實(shí)施例中的補(bǔ)償濾波器的幅頻特性曲線圖；

圖11是本發(fā)明實(shí)施例中的cic濾波器和補(bǔ)償濾波器級(jí)聯(lián)之后的幅頻曲線圖；

圖12(a)是現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的補(bǔ)償濾波器的時(shí)域波形圖；

圖12(b)是本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的補(bǔ)償濾波器的時(shí)域波形圖；

圖13(a)是現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的補(bǔ)償濾波器的fft頻譜分析圖；

圖13(b)是本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的補(bǔ)償濾波器的fft頻譜分析圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1-8，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種用于級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器的補(bǔ)償濾波器，包括補(bǔ)償濾波器，所述補(bǔ)償濾波器由抽取電路和濾波電路構(gòu)成；所述抽取電路模塊為單端輸入雙端輸出的三端口電路，輸入為din，輸出為out1和out2；所述濾波電路為包含第一子濾波器和第二子濾波器的雙端輸入單端輸出的三端口電路，輸入為in1和in2，輸出為dout；din接補(bǔ)償濾波器的輸入input，out1接in1，out2接in2，dout接補(bǔ)償濾波器的輸出output；所述抽取電路由第一抽取器d1、第二抽取器d2和第零抽頭tap0組成；第一抽取器d1的輸入端接補(bǔ)償濾波器的輸入端，第一抽取器d1的輸出為濾波電路中的第二子濾波器輸入；第零抽頭tap0的輸入端接補(bǔ)償濾波器的輸入端，第零抽頭tap0的輸出端接第二抽取器d2的輸入端，第二抽取器d2的輸出為濾波電路中的第一子濾波器輸入。

濾波電路模塊需要根據(jù)濾波器長(zhǎng)度l(l＝n+1，n為濾波器階數(shù))的奇偶性分為ⅰ型結(jié)構(gòu)和ⅱ型結(jié)構(gòu)；濾波器長(zhǎng)度l是奇數(shù)時(shí)為ⅰ型結(jié)構(gòu)，ⅰ型結(jié)構(gòu)的第一子濾波器由第五電路單元、第二電路單元、第四電路單元(或第三電路單元)順序級(jí)聯(lián)而成，第二子濾波器由第一電路單元、第二電路單元、第三電路單元(或第四電路單元)順序級(jí)聯(lián)而成，其中第二電路單元均設(shè)置多個(gè)；濾波器長(zhǎng)度l是偶數(shù)時(shí)為ⅱ型結(jié)構(gòu)，ⅱ型結(jié)構(gòu)由第五電路單元、第二電路單元、第六電路單元順序級(jí)聯(lián)而成，其中第二電路單元設(shè)置多個(gè)。

ⅰ型結(jié)構(gòu)的資源使用情況為，使用了l-1個(gè)抽頭、個(gè)系數(shù)、l-1個(gè)加法器和2個(gè)兩倍抽取器；ⅱ型結(jié)構(gòu)的資源使用情況為，使用了l-1個(gè)抽頭、個(gè)系數(shù)、l-1個(gè)加法器和2個(gè)兩倍抽取器。

第一電路單元為三端輸入雙端輸出的五端口電路，其輸入分別為ina1、ina2和ina3，輸出分別為outa1和outa2；第一電路單元的內(nèi)部含有兩個(gè)加法器和一個(gè)系數(shù)coeffa，其中兩個(gè)加法器分別為addera1和addera2；ina1接addera的一個(gè)輸入，ina2接addera的另外一個(gè)輸入，ina1又直接和outa1相連，addera的輸出接coeffa的輸入，coeffa的輸出接addera2的一個(gè)輸入，ina3接addera2的另外一個(gè)輸入，addera2的輸出接outa2。

第二電路單元為三端輸入三端輸出的六端口電路，其輸入分別為inb1、inb2和inb3，輸出分別為outb1、outb2和outb3；第二電路單元的內(nèi)部含有兩個(gè)抽頭、兩個(gè)加法器和一個(gè)系數(shù)coeffb，其中兩個(gè)抽頭分別為tapb1和tapb2，兩個(gè)加法器分別為adderb1和adderb2；inb1接tapb1的輸入，tapb1的輸出接adderb1的一個(gè)輸入，inb2接adderb1的另外一個(gè)輸入，inb2同時(shí)接tapb2的輸入，inb3接adderb2的一個(gè)輸入，adderb1的輸出接coeffb的輸入，coeffb的輸出接adderb2的另外一個(gè)輸入，tapb1的輸出接outb1，tapb2的輸出接outb2，adderb2的輸出接outb3。

第三電路單元為單端輸入單端輸出的二端口電路，其輸入為inc，輸出為outc；第三電路單元的內(nèi)部只含有一個(gè)抽頭tapc，inc接tapc的輸入，tapc的輸出接outc。

第四電路單元為雙端輸入雙端輸出的四端口電路，其輸入分別為ind1和ind2，輸出分別為outd1和outd2；第四電路單元的內(nèi)部含有兩個(gè)抽頭、一個(gè)系數(shù)coeffd和一個(gè)加法器adderd；其中兩個(gè)抽頭分別為tapb1和tapb2，；in1接tapd1的輸入，tapd1的輸出接tapd2的輸入，tapd2的輸出接outd1，tapd1的輸出同時(shí)接coeffd的輸入，coeffd的輸出接adderd的一個(gè)輸入，ind2接adderd的另外一個(gè)輸入，adderd的輸出接outd2。

第五電路單元為雙端輸入雙端輸出的四端口電路，其輸入分別ine1和ine2，輸出分別為oute1和oute2；第五電路單元的內(nèi)部含有一個(gè)加法器addere和一個(gè)系數(shù)coeffe，ine1接addere的一個(gè)輸入，ine2接addere的另外一個(gè)輸入，ine1又直接和oute1相連，addere的輸出接coeffe的輸入，coeffe的輸出接oute2。

第六電路單元為三端輸入雙端輸出的五端口電路，其輸入分別為inf1、inf2和inf3，輸出為outf1和outf2；第六電路單元的內(nèi)部含有兩個(gè)抽頭、兩個(gè)加法器和一個(gè)系數(shù)coefff，其中兩個(gè)抽頭分別為tapf1和tapf2，兩個(gè)加法器分別為adderf1和adderf2；inf1接tapf1的輸入，tapf1的輸出接adderf1的一個(gè)輸入，inf2接tapf2的輸入，tapf2的輸出接outf1，inf2同時(shí)接adderf1的另外一個(gè)輸入，adderf1的輸出接coefff的輸入，coefff的輸出接adderf2的一個(gè)輸入，inf3接adderf2的另外一個(gè)輸入，adderf2的輸出接outf2。

在l為奇數(shù)的前提下，若l＝2n+1且l≠4n+1(n為正整數(shù))，則ⅰ型結(jié)構(gòu)的第二子濾波器上有1個(gè)第一電路單元、個(gè)第二電路單元和1個(gè)第三電路單元；其中，第一電路單元的輸入ina1接抽取電路模塊第一抽取器(d1)的輸出，第一電路單元的輸入ina2接第一個(gè)第二電路單元的輸出outb2，第一電路單元的輸入ina3接第一子濾波器中的第四電路單元的輸出outd2，第一電路單元的輸出outa1接第二電路單元的輸入inb1，第一電路單元的輸出outa2接第二電路單元的輸入inb3；第一個(gè)第二電路單元到第個(gè)第二電路單元依次相連，連接關(guān)系為前一級(jí)的outb1接后一級(jí)的inb1，前一級(jí)的inb2接后一級(jí)的outb2，前一級(jí)的outb3接后一級(jí)的inb3；第個(gè)第二電路單元的輸出outb1接第三電路單元的輸入inc，第個(gè)第二電路單元的輸入inb2接第三電路單元的輸出outc；第個(gè)第二電路單元的輸出outb3作為整個(gè)補(bǔ)償濾波器的輸出output；ⅰ型結(jié)構(gòu)的第一子濾波器上有1個(gè)第五電路單元、個(gè)第二電路單元和1個(gè)第四電路單元；其中，第五電路單元的輸入ine1接抽取電路模塊第二抽取器(d2)的輸出，第五電路單元的輸入ine2接第一個(gè)第二電路單元的輸出outb2，第五電路單元的輸出oute1接第一個(gè)第二電路單元的輸入inb1，第五電路單元的輸出oute2接第一個(gè)第二電路單元的輸入inb3；第一個(gè)第二電路單元到第個(gè)第二電路單元依次相連，連接關(guān)系為前一級(jí)的outb1接后一級(jí)的inb1，前一級(jí)的inb2接后一級(jí)的outb2，前一級(jí)的outb3接后一級(jí)的inb3；第個(gè)第二電路單元的輸出outb1接第四電路單元的輸入ind1，第個(gè)第二電路單元的輸入inb2接第四電路單元的輸出outd1，第個(gè)第二電路單元的輸入outb3接第四電路單元的輸入ind2；第四電路單元的輸出outd2接第二子濾波器上第一電路單元的輸入ina3；

在l為奇數(shù)的前提下，若l＝2n+1且l＝4n+1(n為正整數(shù))，則ⅰ型結(jié)構(gòu)的第二子濾波器上有1個(gè)第一電路單元、個(gè)第二電路單元和1個(gè)第四電路單元；其中，第一電路單元的輸入ina1接抽取電路模塊第一抽取器(d1)的輸出，第一電路單元的輸入ina2接第一個(gè)第二電路單元的輸出outb2，第一電路單元的輸入ina3接第一子濾波器中的第四電路單元的輸出outd2，第一電路單元的輸出outa1接第二電路單元的輸入inb1，第一電路單元的輸出outa2接第二電路單元的輸入inb3；第一個(gè)第二電路單元到第個(gè)第二電路單元依次相連，連接關(guān)系為前一級(jí)的outb1接后一級(jí)的inb1，前一級(jí)的inb2接后一級(jí)的outb2，前一級(jí)的outb3接后一級(jí)的inb3；第個(gè)第二電路單元的輸出outb1接第四電路單元的輸入ind1，第個(gè)第二電路單元的輸入inb2接第三電路單元的輸出outd1；第個(gè)第二電路單元的輸出outb3接第四電路單元的輸入ind2，第四電路單元的輸出outd2作為整個(gè)補(bǔ)償濾波器的輸出output；ⅰ型結(jié)構(gòu)的第一子濾波器上有1個(gè)第五電路單元、個(gè)第二電路單元和1個(gè)第三電路單元；其中，第五電路單元的輸入ine1接抽取電路模塊第二抽取器(d2)的輸出，第五電路單元的輸入ine2接第一個(gè)第二電路單元的輸出outb2，第五電路單元的輸出oute1接第一個(gè)第二電路單元的輸入inb1，第五電路單元的輸出oute2接第一個(gè)第二電路單元的輸入inb3；第一個(gè)第二電路單元到第個(gè)第二電路單元依次相連，連接關(guān)系為前一級(jí)的outb1接后一級(jí)的inb1，前一級(jí)的inb2接后一級(jí)的outb2，前一級(jí)的outb3接后一級(jí)的inb3；第個(gè)第二電路單元的輸出outb1接第三電路單元的輸入inc，第個(gè)第二電路單元的輸入inb2接第三電路單元的輸出outc；第個(gè)第二電路單元的輸入outb3接第二子濾波器上第一電路單元的輸入ina3。

在l為偶數(shù)的前提下，ⅱ型結(jié)構(gòu)上有1個(gè)第五電路單元、個(gè)第二電路單元和一個(gè)第六電路單元；其中，第五電路單元的輸入ine1接抽取電路模塊第一抽取器(d1)的輸出，第五電路單元的輸入ine2接第一個(gè)第二電路單元的輸出outb2，第五電路單元的輸出oute1接第一個(gè)第二電路單元的輸入inb1，第五電路單元的輸出oute2接第一個(gè)第二電路單元的輸入inb3；第一個(gè)第二電路單元到第個(gè)第二電路單元依次相連，連接關(guān)系為前一級(jí)的outb1接后一級(jí)的inb1，前一級(jí)的inb2接后一級(jí)的outb2，前一級(jí)的outb3接后一級(jí)的inb3；第個(gè)第二電路單元的輸出outb1接第六電路單元的輸入inf1，第個(gè)第二電路單元的輸入inb2接第六電路單元的輸出outf1，第個(gè)第二電路單元的輸出outb3接第六電路單元的輸入inf3，第六電路單元的輸入inf2接抽取電路模塊第二抽取器(d2)的輸出，第六電路單元的輸出outf2作為整個(gè)補(bǔ)償濾波器的輸出output。

一種用于級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器的補(bǔ)償濾波器頻率響應(yīng)為：即cic濾波器的降采樣率r1＝64，差分延遲因子m＝1，cic的級(jí)聯(lián)級(jí)數(shù)n＝4級(jí)。根據(jù)通阻帶和紋波要求，設(shè)計(jì)出的補(bǔ)償濾波器的階數(shù)為29階，濾波器長(zhǎng)度l＝30(階數(shù)為29階)，為偶數(shù)，所以濾波器結(jié)構(gòu)采用如附圖9(b)所示的結(jié)構(gòu)。

該補(bǔ)償濾波器包含“抽取電路”和“濾波電路”兩個(gè)部分。

“抽取電路”部分：由兩個(gè)2倍抽取器(第一抽取器d1、第二抽取器d2)和一個(gè)抽頭(第零抽頭tap0)組成，第一抽取器(d1)的輸入接補(bǔ)償濾波器的輸入端，d1的輸出作為后面濾波電路中的第二子濾波器輸入；第零抽頭(tap0)的輸入同樣接補(bǔ)償濾波器的輸入端，第零抽頭(tap0)的輸出接第二抽取器(d2)的輸入端，第二抽取器(d2)的輸出作為后面濾波電路中的第一子濾波器輸入。

“濾波電路”部分：此時(shí)結(jié)構(gòu)是類似于附圖7右半部分所示的ⅱ型結(jié)構(gòu)，由1個(gè)第五電路單元、13個(gè)第二電路單元和1個(gè)第六電路單元按順序級(jí)聯(lián)而成。其中，第五電路單元的輸入ine1接抽取電路第一抽取器(d1)的輸出，第五電路單元的輸入ine2接第一個(gè)第二電路單元的輸出outb2，第五電路單元的輸出oute1接第一個(gè)第二電路單元的輸入inb1，第五電路單元的輸出oute2接第一個(gè)第二電路單元的輸入inb3；第一個(gè)第二電路單元到第十三個(gè)第二電路單元依次相連，連接關(guān)系為前一級(jí)的outb1接后一級(jí)的inb1，前一級(jí)的inb2接后一級(jí)的outb2，前一級(jí)的outb3接后一級(jí)的inb3；第十三個(gè)第二電路單元的輸出outb1接第六電路單元的輸入inf1，第十三個(gè)第二電路單元的輸入inb2接第六電路單元的輸出outf1，第十三個(gè)第二電路單元的輸出outb3接第六電路單元的輸入inf3，第六電路單元的輸入inf2接抽取電路第二抽取器(d2)的輸出，第六電路單元的輸出outf2作為整個(gè)補(bǔ)償濾波器的輸出output。

在本實(shí)施例中，補(bǔ)償濾波器的通帶邊界頻率設(shè)為10khz(歸一化頻率0.128)，阻帶邊界頻率設(shè)為40khz(歸一化頻率為0.512)，濾波器系數(shù)進(jìn)行24位量化。此補(bǔ)償濾波器的幅頻特性曲線如附圖10所示。

附圖11是將cic濾波器和此補(bǔ)償濾波器進(jìn)行級(jí)聯(lián)之后cic濾波器、補(bǔ)償濾波器和補(bǔ)償濾波器對(duì)cic濾波器進(jìn)行補(bǔ)償之后的幅頻特性曲線圖。從附圖10中可知，補(bǔ)償之后在10khz處的通帶紋波約為-0.004db，滿足系統(tǒng)要求的不大于±0.01db的通帶紋波要求。

附圖12(a)是現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的多相分解直接型結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償濾波器輸出濾波數(shù)據(jù)的時(shí)域波形圖，附圖12(b)是本發(fā)明結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償濾波器輸出的濾波數(shù)據(jù)的時(shí)域波形圖。對(duì)比圖12(a)和圖12(b)，發(fā)現(xiàn)二者均可以完成補(bǔ)償濾波器該有的抽取、補(bǔ)償和濾波功能。

附圖13(a)是現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的多相分解直接型結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償濾波器輸出濾波數(shù)據(jù)進(jìn)行fft頻譜分析的結(jié)果圖，附圖13(b)是本發(fā)明結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償濾波器輸出的濾波數(shù)據(jù)進(jìn)行fft頻譜分析的結(jié)果。對(duì)比圖13(a)和圖13(b)，發(fā)現(xiàn)二者的性能相同。

參閱附圖9(a)和附圖9(b)，比較濾波器階數(shù)均為29階的多相分解直接型結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償濾波器和本發(fā)明實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償濾波器在fpga實(shí)現(xiàn)時(shí)的硬件資源使用情況，得到下表1：

表1兩種結(jié)構(gòu)的fpga實(shí)現(xiàn)資源消耗情況對(duì)比

由表1可見(jiàn)在本發(fā)明實(shí)施例中，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)(附圖9(b)結(jié)構(gòu))和現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)(附圖9(a)結(jié)構(gòu))相比，本發(fā)明系數(shù)對(duì)稱處理的多相分解直接型結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償濾波器在fpga實(shí)現(xiàn)時(shí)，寄存器數(shù)量方面較現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的降低了33.9％，查找表數(shù)量方面較現(xiàn)有技術(shù)機(jī)構(gòu)的降低了43.8％，達(dá)到了硬件資源消耗大幅減少，面積和功耗降低的效果。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。