数字抽取滤波器设计概述

   我在参与《生物医学信号检测专用集成电路的设计和研究》这个项目的时候，被分配到一个小小的任务，就是设计sigma-deltaADC中的数字抽取滤波器。对很多人来说，thisis a piece of cake，但是对我而言，却是挺难的。

 首先，信号与系统以及数字信号处理方面的知识，本科毕业之后已经完全还给老师了。没有办法，我不得不重新捡起这几本书，首先是《信号与系统》，两本，郑君里写的，厦门大学信息学院研究生好像是考这本教材，以前学得是我们任课老师自己写的，虽然老师好得没话说，但是那本书实在是不敢恭维。这两本书没有详细看，但是大概内容还是做到心里有数的，特别是一些定义，概念，是一定要了解的。本人觉得，书本下册9.2节，对我理解信号与系统帮助很大，他把信号系统中连续时间信号，离散时间信号，以及对应的连续或者是离散频谱，这几种情况进行一个比较，对宏观理解是很有帮助的。

 接下来是《数字信号处理》，我看的是吴镇扬老师编写的，简单易读是我选择这本书的原因，另外一方面是因为我本科教材就是这本。其实很多老师说这本书不好，讲得很简单，但是对于我这种比较笨的人，看这本应该差不多，如果需要更深一步的理解，可以选择清华大学胡广书老师的那本，听说不错。这本书呢，我也是草草学习了一遍，但是IIR滤波器和FIR滤波器的设计方法，肯定要详细看的，毕竟，我的使命就是设计FIR滤波器了。

 这两本书看完之后，接下来就有针对的设计我的抽取滤波器了。相关方面的论文很多，但是真正理解消化，成为自己的东西，却是一个长期而复杂的过程。我重点阅读了一遍硕士论文《高效窄带FIR滤波器的设计与研究》，里面很多内容写得很好，特别是对CIC滤波器的解释，感觉看完受益匪浅，感慨人家学习真是踏实认真。在看这些论文的时候，肯定还有很多难以理解的概念，我想这个时候再去翻书查资料，会有更深刻的理解。

 因为数字抽取滤波器主要有CIC滤波器，HBF，组成，因此有针对性的看些这方面的资料很重要。在对CIC，HBF有了深刻全面的理解之后，就是要设计了。刚开始看到别人的程序，使用卷积就能设计出积分梳状滤波器，实在是不能够理解，其实看看积分梳状滤波器的定义就知道，人家本来就是一个累加器就可以实现了。至于在matlab中的实现，那就更简单不过，里面有自带的函数能够实现。半带滤波器也是一样，直接使用fdatool这个工具箱就可以，而且可以直接看到系数，有了这些系数，硬件实现就很简单了，当然在硬件实现的时候可能会遇到有限精度优化问题，这个时候可能要用到各种算法，比如遗传算法，模拟退化法等等。这里就不再赘述了。

 在CIC，HBF的参数确定完毕，并且设计完成后，看看你的抽取滤波器，会发现通带实在是不平了，也就是通带截止频率处的滚降太大，这样的滤波器肯定不行。所以抽取滤波器中一定要用CIC补偿滤波器来补偿CIC的通带滚降。网上这方面的资料很多，我使用Altera公司的一个文档，设计的结果不是很理想，感觉虽然能够补偿CIC的通带衰减，但是波动仍然很大，根本满足不了系统要求。后来发现Matlab中也有自带的函数ciccomp函数，直接对CIC进行补偿，虽然说还是没有满足我的系统要求，但是已经有很大改进了。我这种不求上进的人，也就没再精益求精。这里需要提一点，使用Matlab自带函数设计时，如何查看滤波器的系数，我也是费了一番周折。

 好了，一个大概的数字抽取滤波器设计完成，马马虎虎满足系统指标。接下来就是验证我的数字抽取滤波器了。是老师教我的，要和前端建立的调制器模型建立起来，进行系统仿真，其中还涉及到信噪比计算等概念，挺麻烦的，我正在学习中，等我学会了，再做一次总结吧，呵呵，待续……