高采样率可变截止频率数字滤波器的实现方法与流程

本发明涉及滤波器的，具体涉及高采样率可变截止频率数字滤波器的实现方法。

背景技术：

1、现有的试验系统中，采样频率是固定的，若需要设计一个步进为100hz带宽为10hz~1khz的滤波器，目前的一些常用的方法往往采用fir滤波器或者iir滤波器实现。其中，fir滤波器在截止频率处的功率衰减更快，同一个数字滤波器相位延迟是一样的，但fir滤波器占用的计算单元更多，会导致硬件资源的占用增多。而iir滤波器会占用更少的资源，但相位会根据输入信号而产生不同的相位延时，且滤波效果更平滑。

2、综上，现需要设计高采样率可变截止频率数字滤波器的实现方法来解决现有技术中上述的问题。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术中问题，本发明提供了高采样率可变截止频率数字滤波器的实现方法，解决了现有资源占用多且无法实现实验要求的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、高采样率可变截止频率数字滤波器的实现方法，包括以下步骤：

4、s1、计算谐波源的分频比；

5、s2、利用cic抽取滤波器降低所述谐波源的采样率后进行功率补偿；

6、s3、设置数字滤波器的参数，得到滤波后的谐波；

7、s4、利用cic插值滤波器对步骤s3中的谐波进行插值及功率补偿；

8、其中，所述步骤s1中分频比a的计算公式为：

9、a=n/n，其中，n为采样率，n为fft计算点数。

10、在本发明的一些实施例中，所述分频比采用四舍五入进行取整处理。

11、在本发明的一些实施例中，所述步骤s2中的功率补偿是通过引入反sin函数实现。

12、在本发明的一些实施例中，所述采样率为200khz，经所述步骤s2降采样后，所述采样率为8khz，经过所述步骤s2的功率补偿后，所述采样率为2 khz。

13、在本发明的一些实施例中，所述步骤s2中的cic抽取滤波器和功率补偿滤波器满足那奎斯特采样定理。

14、在本发明的一些实施例中，所述步骤s4中，cic插值滤波器的插值倍数为50，将所述步骤s3过滤后的谐波复原至采样率为200khz。

15、在本发明的一些实施例中，所述步骤s3中数字滤波器的参数包括阻尼系数α和品质因数q。

16、在本发明的一些实施例中，所述阻尼系数α的计算公式为：

17、；

18、其中，为带宽，为极点频率。

19、在本发明的一些实施例中，所述品质因数q的计算公式为：

20、。

21、本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

22、本发明通过 cic滤波器能够实现降采样，同时引入一个反sin函数来进行功率补偿，并根据分段的可变截止频率通过同一滤波器分时复用的方法缩短带宽范围，从而获得更好的滤波器补偿效果。另外本发明通过设置滤波器系数满足等同步进带宽，再结合上述的补偿滤波器，便可做到同一采样率，截止频率步进实现。本发明从数字的角度上弥补了硬件的灵活性不足，并且资源利用率很低。

技术特征：

1.高采样率可变截止频率数字滤波器的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述分频比采用四舍五入进行取整处理。

3.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述步骤s2中的功率补偿是通过引入反sin函数实现。

4.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述采样率为200khz，经所述步骤s2降采样后，所述采样率为8khz，经过所述步骤s2的功率补偿后，所述采样率为2 khz。

5.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述步骤s2中的cic抽取滤波器和功率补偿滤波器满足那奎斯特采样定理。

6.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述步骤s4中，cic插值滤波器的插值倍数为50，将所述步骤s3过滤后的谐波复原至采样率为200khz。

7.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述步骤s3中数字滤波器的参数包括阻尼系数α和品质因数q。

8.根据权利要求7所述的实现方法，其特征在于，所述阻尼系数α的计算公式为：

9.根据权利要求8所述的实现方法，其特征在于，所述品质因数q的计算公式为：

技术总结
本发明属于谐振滤波领域，具体公开了一种高采样率可变截止频率数字滤波器的实现方法，包括以下步骤：S1、计算谐波源的分频比；S2、利用CIC抽取滤波器降低所述谐波源的采样率后进行功率补偿；S3、设置数字滤波器的参数，得到滤波后的谐波；S4、利用CIC插值滤波器对步骤S3中的谐波进行插值及功率补偿。本发明通过CIC滤波器能够实现降采样，同时引入一个反sin函数来进行功率补偿；另外本发明通过设置滤波器系数满足等同步进带宽，再结合上述的补偿滤波器，便可做到同一采样率，截止频率步进实现。本发明从数字的角度上弥补了硬件的灵活性不足，并且资源利用率很低。

技术研发人员：徐瑞杰,白洪超
受保护的技术使用者：青岛艾诺仪器有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15