[发明专利]复系数希尔伯特带通滤波器分数倍采样率转换方法

权利要求书

1.一种复系数希尔伯特带通滤波器分数倍采样率转换方法，其特征在于包括如下步骤：

①在现场可编程门阵列FPGA输入输出端并联数模转换器ADC和模数转换器DAC构成的复系数希尔伯特带通滤波器分数倍采样率转换系统中，用工程仿真设计软件MATLAB的滤波器设计函数firpm，设计一个采样率为L*f_si具有双边带幅度频率响应特性的实系数带通滤波器：将设计所需滤波特性参数输入firpm函数，该函数返回实系数带通滤器冲激响应实数序列h_r(n)；然后

②使用MATLAB中提供的希尔伯特变换函数hilbert，将冲激响应实数序列h_r(n)变换为冲激响应复数序列h_c(n)：应用希尔伯特变换将实系数带通滤波器的冲激响应实数序列h_r(n)经过希尔伯特变换得到新的冲激响应实数序列h_i(n),然后由h_r(n)和h_i(n)构成冲激响应复数序列h_c(n)＝h_r(n)+j*h_i(n)，并以h_c(n)作为希尔伯特带通滤波器的复系数；

③再将冲激响应复数序列h_c(n)顺序抽取分成L相子复数序列，以该L相子复数序列分别作系数得到L相子滤波器复系数，然后在FPGA中使用通用有限长单位冲激响应FIR滤波器的实现结构来实现L相子滤波器，构成L倍采样率增加的并行插值滤波结构；

④由写控制逻辑模块和FIFO模块构成具有抽取功能的抽取电路，抽取电路对并行插值滤波结构的输出结果每隔M-1个保留一个值，使采样率L*f_si降到L*f_si/M，利用先进先出的数据缓存器FIFO写操作实现M倍抽取速率变换，通过对FIFO在采样率f_si的钟域中独立写操作和在输出采样率f_so＝(L/M)*f_si的钟域独立读操作，隔离f_si和f_so两时钟域间直接的数据传递，实现分数速率L/M变换，其中L、M为自然数，取值为互质的整数，n为整数，取值0,1,2,3,……,j为虚数单位。

2.如权利要求1所述的复系数希尔伯特带通滤波器分数倍采样率转换方法，其特征在于：在输入采样率f_si下，ADC采样输入的实信号通过正交变频和滤波处理输出采样率f_si的复信号，同时经过L相子滤波器进行滤波运算，计算出L个值，根据多相插值理论，这L个值就是经采样率f_si到L*f_si的L倍插零和滤波后的L个输出值。

3.如权利要求1所述的复系数希尔伯特带通滤波器分数倍采样率转换方法，其特征在于：L、M取值为互质整数。

4.如权利要求1所述的复系数希尔伯特带通滤波器分数倍采样率转换方法，其特征在于：数模转换器ADC输出的数字信号和模数转换器DAC输入的数字信号均为实信号。

5.如权利要求1所述的复系数希尔伯特带通滤波器分数倍采样率转换方法，其特征在于：数模转换器ADC采样x_i(t)得到采样率为300MHz、中频为70MHz、带宽为100MHz的实带通数字信号x_i(n),通过正交变频和高通滤波预处理得到采样率为300MHz、中频为140MHz、带宽为100MHz的复带通数字信号x_c(n)。

6.如权利要求5所述的复系数希尔伯特带通滤波器分数倍采样率转换方法，其特征在于：在300MHz采样率下x_c(n)为单边带频谱，无频谱混叠。

7.如权利要求1所述的复系数希尔伯特带通滤波器分数倍采样率转换方法，其特征在于：以h_c(n)作系数的复系数希尔伯特带通滤波器得到的三相插值滤波器结构中h_c(n)＝h_r(n)+j*h_i(n)具有共轭对称特性，实部h_r(n)具有偶对称性，虚部h_i(n)具有奇对称性。