[发明专利]三级级联结构滤波器

说明书

本发明公开了一种本发明提供一种三级级联结构滤波器，采用级联积分梳状(Cascade Integrator Comb，CIC)滤波器、余弦级联滤波器+线性内插二阶多项式(Interpolated Second‑Order Polynomials，ISOP)、半带滤波器共三级级联的级联结构，对CIC滤波器与余弦级联滤波器、半带滤波器进行改进，从而减少了整体硬件的面积和功耗，大大改善了数字滤波器的性能，达到了提高输出精度的目的。

技术领域

本发明涉及滤波器技术领域，具体为一种三级级联结构滤波器。

背景技术

随着计算机、通信和多媒体技术的飞速发展，全球高新领域的数字化程度不断加深。高精度的模数转换器在现代电子工业中得到了非常广泛应用，如雷达、音视频信号的处理、高速高分辨率的视频和图像显示、军用和医疗成像、声纳、通信等领域，均需要高精度的ADC。模数转换器的分辨率高低将直接决定这些系统的性能，所以对于现代电子系统而言无疑是一个十分关键的构成部分。

根据采样率，模数转换器(Analog-to-digital,ADC)可分为两类，采样频率等于或稍大于Nyquist频率者称为Nyquist ADC，这一类的ADC主要架构包括快闪式(Flash)、流水线式(Pipeline)、逐次逼近式(Successive Approximation，SAR)等等；采样频率多倍于Nyquist频率的，称为过采样ADC，以Σ-ΔADC(Sigma Delta ADC)为代表。Σ-ΔADC不同于奈奎斯特型的ADC，它采用过采样技术和噪声整形技术，其采样速率远远大于Nyquist速率，并将信号带宽内的噪声均匀分布到整个带宽内，使带宽内的噪声密度降低，再通过数字滤波器将高频的噪声进行滤除并进行降采样抽取，使得ADC可以实现更高的精度与信噪比。Σ-ΔADC相比于传统的Nyquist ADC，它能利用设计好的的反馈回路以及低精度量化器就达到更高的输出信噪比，精度也就更高。不仅如此，模拟调制器与数字滤波器结合的数模混合结构也减少了特征尺寸对整体电路所造成的负面影响，更加容易集成，更加符合现代电子产品的发展趋势。

Σ-ΔADC由模拟调制器和数字抽取滤波器两部分组成，借助模拟调制器进行低精度处理，降低了对模拟电路单元的性能要求，利用过采样技术和噪声整形技术将噪声搬移到高频，从而降低了信号带内的量化噪声，从而提高信噪比。而后面的数字抽取滤波器则负责将带宽外的高频噪声滤出，输出高精度的数字信号，并将采样率降回到奈奎斯特频率。

数字滤波器则需要大量的数字单元构成,因此整个芯片的面积和功耗往往是由数字滤波器部分决定的。它不但需要考虑在滤除噪声的同时实现数字滤波器的良好性能，而且需要考虑过高降采样率以及精度要求对面积和功耗所带来的压力。高精度高性能的数字滤波器，其通带应具有出色的增益平坦度，阻带衰减应将残余带外信号降低至最低，在保证大幅度提高信噪比的前提下，减少硬件消耗和面积。

目前大多数字滤波器采用CIC滤波器、补偿滤波器、半带滤波器三级级联的传统级联结构。但这种传统结构，尽管能达到不错的性能，对于功耗和面积的优化程度是一定的，无法满足现代电子产品的发展趋势。因此，在当今不断追求低功耗的背景下，想要保证精度来满足应用需求同时，能够提高Σ-ΔADC的整体性能，降低它的面积功耗积，如何设计其中的滤波器将是至关重要。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种三级级联结构滤波器，采用级联积分梳状(Cascade Integrator Comb，CIC)滤波器、余弦级联滤波器+线性内插二阶多项式(Interpolated Second-Order Polynomials，ISOP)、半带滤波器共三级级联的级联结构，对CIC滤波器与余弦级联滤波器、半带滤波器进行改进，从而减少了整体硬件的面积和功耗，大大改善了数字滤波器的性能，达到了提高输出精度的目的。

为了实现上述目的，本发明提供了一种三级级联结构滤波器，包括依次连接的CIC滤波器、余弦级联滤波器、ISOP滤波器和半带滤波器；输入信号输入至CIC滤波器后、依次经过余弦级联滤波器和ISOP滤波器，最终从半带滤波器输出。