10、CIC抽取器设计方法解析

CIC抽取器设计方法解析

1. 引言

信号采样率转换（SRC）是改变信号采样率的过程，采用多采样率处理数字信号的系统被称为多速率数字信号处理系统。多速率系统在高效滤波、子带编码、音频和视频信号处理、模数转换、软件定义无线电和通信等领域有广泛应用。

采样率降低的过程称为抽取，它包括滤波和下采样两个阶段。如果信号没有进行适当的带限，就会出现原始频谱重复副本的重叠，这种现象称为混叠，可能会破坏抽取信号的有用信息，因此需要滤波来避免这种不良影响。

梳状滤波器是最简单的抽取滤波器，不需要乘法器。Hogenauer提出的级联积分梳状（CIC）滤波器是这种滤波器的一种高效实现方式。由于其结构简单，CIC滤波器通常用于抽取的第一阶段。然而，CIC滤波器在通带内有较大的衰减，在所谓的折叠带（CIC滤波器零点周围的频段）内衰减较低，这在不同应用中可能无法接受。近年来，改善CIC滤波器特性吸引了许多研究人员，人们提出了不同的方法来改善CIC滤波器的特性，同时保持其简单性。

2. CIC滤波器

CIC滤波器由级联积分器和梳状滤波器组成，中间由下采样器分隔，其结构如图1所示：

graph LR
    A[输入] --> B[/1-z^-1/]
    B --> C(积分器)
    C --> D[/M/]
    D --> E[/1-z^-K/]
    E --> F(梳状滤波器)
    F --> G[输出]

图1. CIC滤波器结构

其传递函数为：
[