使用 CIC 和 FIR 滤波器设计数字下变频系统

建议用于:

  • 设备:不详

  • Quartus®:v6.1 - v7.1

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作者

设计数字下变频系统设计示例介绍了级联积分梳状 (CIC) 和有限脉冲响应 (FIR) 编译器功能,展示了使用数字信号处理 (DSP) 知识产权 (IP) 的多通道、多速率数字系统。

采用率转换广泛应用于现代数字系统,尤其是无线通信系统,如 WCDMA 和 WiMAX 系统。连接 CIC 和 FIR 滤波器可帮助高效实施抽取和插值。

本示例展示了一种数据速率降频转换系统,该系统常见于时分多路复用 (TDM) WiMAX 接收器中。图 1 展示了整个系统图。

图 1.TDM 数字下变频系统框图。

模型

设计示例的输入来自两个独立的数据源,例如数字通信系统的同相 (I) 分量和正交 (Q) 分量。同相信号是中心频率为 4.57 MHz 的正弦波。正交信号是一个余弦波,中心频率也为 4.57 MHz。组合的时分复用输入数据流以 182.784 MHz 采样,因此同相和正交信号的相应数据速率为 91.392 MHz。部分输入信号被高频附加噪声所破坏。

CIC 和 FIR 滤波器将同相和正交信号采样率转换为 11.484 MHz,同时保持输入信号频谱信息。抽取滤波器还可以抑制带外噪声。因此,该速率转换系统的输出应该是频率为 4.57 MHz 的无噪声下采样正弦波。对于定义明确的速率变化系统,窄带信息信号应保持其从输入到输出的频谱,如本设计示例所示。

特性

  • 使用 CIC 编译器 IP 可以有效地实施抽取或插值。
  • FIR 编译器配置为具有反向 sinc 频率响应以补偿 CIC 滤波器下垂。
  • 我们提供了一个设计 CIC 补偿滤波器的 MATLAB* 脚本供您参考。该脚本使用频率采样方法来设计具有反向 sinc 频率响应的 FIR 滤波器。绘制了整体系统响应,以验证关键系统规格,例如通带纹波和阻带衰减。
  • 支持多个输入数据源。对于无线和有线应用,可以将输入数据视为时分复用。对于其他应用,可以将数据源视为交错型。
  • 包含数据包格式转换器,以便正确去交错多个数据源以进行显示。
  • Avalon® Streaming (Avalon-ST) 接口在内核之间传输来自多个数据源的数据包数据。有关 Avalon-ST 的更多信息,请参阅 Avalon® 接口规范 (PDF)

文件

下载本示例中使用的文件:

该设计的使用受硬件参考设计许可协议中条款和条件的管理和约束。

zip 下载中的文件包括:

  • TDMDDC.mdl - DSP Builder 设计文件
  • ciccomp.m - 用于设计反向 sinc CIC 补偿滤波器的 MATLAB 脚本
  • cic.vhd - 用于生成 CIC 编译器 IP 内核的包装文件
  • fir.vhd - 用于生成 FIR 编译器 IP 内核的包装文件
  • fdcoeffR4N8M1L110.txt - 预先生成的补偿 FIR 滤波器系数

参数

面向英特尔® FPGA 的 DSP Builder 中的 CIC 和补偿 FIR 设计示例

表 1 显示了整体频率响应规格。根据频率响应要求,选择 CIC 和 FIR 滤波器的参数(参见表 2 和 3)。