基于全相位幅頻特性補(bǔ)償?shù)腇IR濾波器設(shè)計(jì)

1、基于全相位幅頻特性補(bǔ)償?shù)腇IR濾波器設(shè)計(jì)摘要：實(shí)現(xiàn)了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器，討論分析了跨導(dǎo)放大器-電容(OTAC)連續(xù)時間型濾波器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn)，使用外部可編程電路對所設(shè)計(jì)濾波器帶寬進(jìn)行控制，并利用ADS軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，該濾波器帶寬的可調(diào)范圍為126 MHz，阻帶抑制率大于35 dB，帶內(nèi)波紋小于05 dB，采用18 V電源，TSMC 018m CMOS工藝庫仿真，功耗小于21 mW，頻響曲線接近理想狀態(tài)。關(guān)鍵詞：Butte1 引言 控制邊界頻率一直是FIR濾波器設(shè)計(jì)的難題。傳統(tǒng)的濾波器設(shè)計(jì)法，如頻率采樣法和窗函數(shù)法，因?yàn)闊o法控制臨界頻率，其應(yīng)用

2、受到限制。而一些現(xiàn)代濾波器設(shè)計(jì)方法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、免疫算法等，這些方法設(shè)計(jì)的濾波器系數(shù)都是借助某種最優(yōu)化算法對目標(biāo)幅頻函數(shù)進(jìn)行逼近的過程中得到，但并沒有解決在優(yōu)化過程中如何控制邊界頻率問題。文獻(xiàn)提出一種FRM(FreqLtency Responses Masking，頻率響應(yīng)屏蔽)設(shè)計(jì)法，它首先要設(shè)計(jì)兩路滿足幅度互補(bǔ)的原型濾波器，再將原型濾波器的每個延時器用M個延時器來代替(即內(nèi)插過程)，然后分別設(shè)計(jì)兩路屏蔽濾波器去濾除由于內(nèi)插而產(chǎn)生的鏡像頻率特性，最后將兩路響應(yīng)疊加即得最后濾波輸出。這樣產(chǎn)生的濾波器系數(shù)具有稀疏特性，而總的濾波器長度并不會明顯增加，此方法因?yàn)榭蓪⑦^渡帶限制在很窄的寬度內(nèi)而得到

3、廣泛應(yīng)用，但該方法存在原型濾波器與屏蔽濾波器的階數(shù)、各頻帶波紋相互影響及性能匹配的問題，這些問題通常要用線性規(guī)化等復(fù)雜數(shù)學(xué)途徑去解決。 本文在文獻(xiàn)提出的全相位濾波器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過變傳統(tǒng)頻率采樣模式為偶對稱的頻率采樣模式，并引入雙相移組合和構(gòu)造用于補(bǔ)償?shù)娜辔粏未盀V波器的方法，借助于MATLAB設(shè)計(jì)，使得FIR濾波器的臨界頻率的位置可通過改變參數(shù)得以解決，它具有無需多步迭代優(yōu)化、設(shè)計(jì)方法簡單的特點(diǎn)。2 偶對稱頻率采樣下的全相位FIR濾波器21 全相位等效FIR濾波器的設(shè)計(jì)步驟 文獻(xiàn)提出全相位DFT濾波器設(shè)計(jì)法，具有頻率采樣法和窗函數(shù)法的雙重性質(zhì)，并指出：濾波器性能可通過加前窗f或后窗b而得以

4、改善，f和b的設(shè)定可分為三種情況：無窗、單窗和雙窗。要設(shè)計(jì)N階全相位濾波器，需先設(shè)置一頻率向量H，最終全相位濾波器可等效為長度為2N-1的FIR濾波器，其設(shè)計(jì)可分為三個步驟：(1)對H進(jìn)行IDFT生成h，再對h進(jìn)行定義域延伸，形成(2N一1)長度的向量h=h(-N+1)h(0)h(N-1)T。(2)將前窗f、后窗b進(jìn)行卷積并歸一化后生成卷積窗wc。(3)將h、wc對應(yīng)元素相乘即得等效FIR濾波器。根據(jù)以上步驟，將生成的2N-l長度的FIR濾波器g的系數(shù)推導(dǎo)如下： 設(shè)定頻率向量為H=H(O)H(1)H(N一1)T，假設(shè)滿足傳統(tǒng)對稱H(k)=H(N-k)，(k=1，N-1)，令H對應(yīng)的IDFT為k

5、=h(0)h(1)h(N-1)T。令WN=e-j2/N，對h(n)的定義域進(jìn)行延拓可得向量h：22 偶對稱頻率采樣下的全相位FIR濾波器 事實(shí)上，H也可設(shè)為偶對稱形式，即滿足H(k)=H(N-1一k)，(k=0，N-1)。如N=16時，可設(shè)為：H=1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1T，這時式(1)的IDFT結(jié)果為復(fù)數(shù)，從而式(4)的FIR系數(shù)也為復(fù)數(shù)。為得到實(shí)FIR系數(shù)，需要將式(4)的g乘以一相移向量v0=v0(-N+1)v0(一1)v0(0)v0(1)v0(N-1)T，其中結(jié)合式(4)，其FIR濾波器系數(shù)變?yōu)椋?令頻率采樣間隔=2/N，文獻(xiàn)證明：無窗和單窗全相位

6、濾波器的傳遞曲線嚴(yán)格通過頻率設(shè)置點(diǎn)k,k=0，1，Nl而式(5)對濾波器系數(shù)乘以相移向量v0后，根據(jù)傅氏變換的頻移性質(zhì)，其頻率設(shè)置點(diǎn)也相應(yīng)右移05，即嚴(yán)格通過=(k+05)，這樣就形成了偶對稱的頻率采樣模式。例：當(dāng)N=8時，令傳統(tǒng)頻采向量H=1 1 l 0 0 01 1T偶對稱頻采向量He=1 1 0 0 0 0 1 1T。則這兩種模式在O，2)內(nèi)的采樣點(diǎn)分布如圖1所示。3 全相位幅頻補(bǔ)償法下的低通濾波器設(shè)計(jì) 以N=16為例，將偶對稱頻率采樣向量H設(shè)為：H=1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 lT，在加漢明單窗的情況下，采用前面的全相位FIR濾波器設(shè)計(jì)步驟，可得到如圖2所示的幅頻曲線。熱門詞條線繞電阻1W-10R光繼電器：AQV210SX,AQV210SZ,AQV210S,AQV2