多项滤波需要首先对输入的缓存数 据进行相移处理。若D'=D则系统仍进行D倍降采样，与原有多项滤波不同的是采用本发明 的推导方法后，卷积后的移相系数被提到卷积之前。
[0044] 图Ia和图Ib给出D' =D时，原有多项滤波架构和本发明的多项滤波架构。
[0045] (3)滤波寄存器搬移方法
[0046]变采样的最终目的是使得D'矣D，即数据输入更新率不等于D。则输入数据经过前 相移系数的相移处理后还需要进行搬移处理才能输入到多项滤波器。取D'〈D(为同时满足 最优采样和最小频道带宽要求，往往要求D'〈D)，进行数据搬移说明（若D'>D可作类似推 导）。输入更新D'个数据后，寄存器的状态更新等效于将前一状态寄存器第1行到D-D'行所 有列的数据搬移到第D'+l到D行所有列，然后把将前一状态第D-D'+l行到第D行第1到n-1列 的数据搬移到第1行到D'行第2到η列，最后将更新的D'个数据放入第1列的1到D'行。
[0047]图2a和图2b给出0'=6、0 = 8，滤波器总长度~=32(多项滤波单通道长度11 = 4)，一 次数据更新前后，多项滤波寄存器的前后状态。
[0048] (4)基于FFT前数据旋转的变采样多项滤波的工程实现方法
[0049] 式1.4中，旋转因子为I k(q…p>，若直接对多项滤波器的输出结果进行FFT处理需 要在FFT前进行相位补偿，为了便于工程实现本发明对对滤波后数据进行旋转然后再进行 FFT处理。
[0050] 由于q = m(D'_D)，因此每周期的旋转位数为n_r=mod(m( |D'-D| )，D)(mod为取余 运算符）。又由于相位因子以加为周期，因此数据旋转的周期per_r = LCM(|D'-D|，D)/|D'-D 。
[0051] 图3给出基于寄存器旋转的变采样多项滤波的工程实现方法示意图。
[0052]步骤1:对输入信号S(n)进行缓存。若全通道系统的输入采样率为fs，期望单通道 输出采样率为fs'。则有fs/fs' =D/D'，其中D为系统频道数，D'为输入缓存个数。
[0053] 步骤2:对缓存后的D'个信号采样点乘以相移系数 m为信 号输入的批次号，P是频道号P e [ 0，D-I ] ?
[0054] 步骤3:将相移后的信号进行搬移，所述搬移的方法:输入更新D '个数据，寄存器的 状态更新等效于将前一状态寄存器第1行到D-D'行所有列的数据搬移到第D'+l到D行所有 列，然后把将前一状态第D-D'+l行到第D行第1到n-1列的数据搬移到第1行到D'行第2到η 列，最后将更新的D'个数据放入第1列的1到D'行;其中η是多项滤波器单通道长度
[0055] 步骤4:将搬移后的信号输入到多项滤波器组进行滤波；
[0056] 步骤5:为了避免乘以旋转因子一 对滤波输出信号进行旋转然后再进行 FFT处理（信号旋转后再进行FFT处理和乘以相位因子后再进行FFT处理，在数学上是等效 的），旋转的周期为per_r = LCM( |D'-D|，D)/|D'-D|，其中LCM为最小公倍数运算符。
[0057] 步骤6:对旋转后的信号进行离散傅里叶变换DFT输出。
[0058] 模拟系统的0中频复信号带宽B = 24MHz，系统采样率f s = 24MHz，频道数N = 16 (频 道号0~15，单频道带宽1.5MHz)。为了更直观的表现变采样后的频率变化，模拟信号为时宽 Ims的点频第5频道信号（中频频率为-3.75MHz)。图4给出了 16频道中频示意图。
[0059] 设计通带为1/16的低通滤波器以提取各频道信号，图5给出了低通滤波器的幅频 响应，由图5可见该低通滤波器的阻带抑制在20dB以上。
[0060] 下面分别对比传统变频滤波(降采样率分别取16和12)、多项滤波(降采样率为16) 以及本发明采用的变采样多项滤波(降采样率取12)的处理效果。
[0061 ]图6a、6b、6c、6d给出传统变频滤波16倍降采样、12倍降采样，多项滤波，变采样多 项滤波（12倍降采样)处理后系统第5频道的输出频谱；图7&、713、7(：、7(1给出第4频道的输出 频谱。
[0062]对比图6图7可见第5频道的输出频谱幅度比第4频道输出强10倍以上(大于20dB)， 证明了滤波效果。对比图6a和6b(或6c和6d)可见图6a的频谱幅度是图6b频谱幅度的3/4，这 是由于信号16倍降采样后信号点数是12倍降采样信号点数的3/4。对比图7a和7b(或7c和 7d)，16倍降采样后第4频道输出频谱归一化中心频率为O，12倍降采样后第4频道输出频谱 归一化中心频率为3/4(-1/4)，这是由降采样后频率扩展造成的。
[0063]对比图6b和6d及图7b和7d可见采用传统变频滤波降采样和采用本发明所用的变 采样多项滤波，信号输出的频谱幅度和位置基本相同，这证明了本发明的有效性。
【主权项】
1. 一种嵌入式变采样多项滤波方法，其特征在于步骤如下： 步骤1:对输入信号S(n)进行缓存得到D'个信号，所述的D'为输入缓存个数，D'与系统 频道数D、全通道系统的输入采样率fs、期望单通道输出采样率fs'的关系式:D/D'=fs/ fs，，D，〈D; 步骤2:将缓存后的D'个信号均乘以相移系数-，⑴'广)其中信号输 & 一 Θ ， 入的批次号，P是频道号pe[〇，D-l]; 步骤3:将相移后的信号进行搬移，所述的搬移方法:输入更新D '个数据后，寄存器的状 态更新等效于将前一状态寄存器第1行到D-D'行所有列的数据搬移到第D'+l到D行所有列， 然后把将前一状态第D-D'+l行到第D行第1到n-1列的数据搬移到第1行到D'行第2到η列，最 后将更新的D'个数据放入第1列的1到D'行;其中η是多项滤波器单通道长度； 步骤4:将搬移后的信号输入到多项滤波器组进行滤波； 步骤5:对滤波后的信号进行旋转，旋转的周期为per_r = LCM( | D ' -D |，D) / | D ' -D |，其中 LCM为最小公倍数运算符； 步骤6:对旋转后的信号进行离散傅里叶变换DFT输出。
【专利摘要】本发明涉及一种嵌入式变采样多项滤波方法，改变数据更新率，依次对信号进行缓存、相移搬移、滤波、旋转再进行离散傅里叶变换DFT输出。通过改变数据更新率，使信道带宽和降采样后的采样率数值都能达到最优。
【IPC分类】H03H17/02
【公开号】CN105610409
【申请号】CN201510967424
【发明人】唐尧, 杜自成, 张明, 段芳芳, 李硕
【申请人】西安电子工程研究所
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月20日