CIC滤波器可以先对有用信号进行滤波
cic滤波器阶数和级数
CIC滤波器阶数和级数什么是CIC滤波器？CIC（Cascaded Integrator-Comb）滤波器是一种数字滤波器结构，常用于高速数据采样系统中的抽取滤波。
CIC滤波器具有简单的结构和低成本的优点，且能够实现高度的抽取比率。
CIC滤波器是一种结构紧凑的滤波器，由级联的积分器和组合器构成。
积分器将输入信号进行积分，而组合器则通过取差来减小输出的冗余部分。
这种结构使CIC滤波器能够实现高阶滤波器，同时保持较低的计算复杂度。
滤波器阶数CIC滤波器的阶数是指滤波器内部级联的积分器和组合器的数量。
阶数越高，滤波器的频率响应越陡峭，对高频噪声的抑制能力也越强。
然而，阶数的增加会使滤波器的延迟增加，因此在选择CIC滤波器的阶数时需要考虑频率响应和延迟之间的权衡。
滤波器级数CIC滤波器的级数是指滤波器多个CIC结构级联的数量。
级数越多，滤波器的整体增益越大，抽取比率也越高。
通过级联多个CIC结构，可以实现更高的滤波器抽取比率，而不需要增加单个CIC结构的阶数。
CIC滤波器的设计步骤设计CIC滤波器的步骤主要包括选择滤波器的阶数和级数、计算滤波器的延迟和频率响应，以及优化滤波器的性能。
1. 选择滤波器的阶数和级数首先，需要确定CIC滤波器的阶数和级数。
阶数和级数的选择取决于应用的需求，包括滤波器的抽取比率、频率响应和延迟等方面的要求。
2. 计算滤波器的延迟根据滤波器的抽取比率和级数，可以计算出滤波器的延迟。
延迟是指从输入信号进入滤波器到输出信号出现的时间延迟。
3. 计算滤波器的频率响应根据滤波器的抽取比率、阶数和级数，可以计算得到滤波器的频率响应。
频率响应描述了滤波器对不同频率信号的强度衰减或增益。
4. 优化滤波器的性能根据实际需求，可以对滤波器进行性能优化。
优化可以包括调整滤波器的参数，如阶数和级数，以及对滤波器的设计进行仿真和验证。
CIC滤波器的应用领域CIC滤波器广泛应用于高速数据采样系统中，特别是在射频接收器和数字信号处理系统中。
cic滤波器原理详解
级联积分梳状(Cascade Integrator Comb，CIC)［1］滤波器结构简单、标准化，是高速抽取器中十分简单有效的抗混叠滤波单元，已被广泛使用于多抽样率信号处理系统中。
其组成只有积分器、加法器、寄存器，没有乘法器，使得CIC滤波器非常适合在具有较强实时性和并行处理能力的FPGA 上实现。
但是其阻带衰减和通带波纹的相互抑制限制了其滤波性能。
锐化级联积分梳状滤波器［2］、CIC 滤波器的部分锐化［3］、在CIC 滤波器级联分解的基础上级联一级余弦滤波器［4］、二级补偿CIC 滤波器( TSC －CIC)［5］、内插二阶多项式级联积分梳状滤波器(ISOP－CIC)［6］都是用来进行CIC滤波器改进的技术。
但上述CIC 滤波器的改进或只是降低了通带衰减，或只是提高了阻带衰减，或同时降低通带衰减、提高阻带衰减，但是占用硬件逻辑资源较多。
cic滤波器原理
cic滤波器原理
CIC滤波器是一种数字滤波器，其原理基于累加器和差分器组成的级联结构。
CIC滤波器的工作原理如下：
1. 累加器阶段：输入信号经过累加器，累加器将输入信号进行递增操作，得到一个累加的输出。
2. 差分器阶段：累加器的输出信号经过差分器，差分器进行减法运算，得到相邻两个时间点上的差分输出。
3. 重采样阶段：差分器的输出信号经过重采样，根据重采样比率进行下采样操作，得到最终的输出信号。
CIC滤波器的特点：
1. CIC滤波器具有很高的差分非线性，可以有效抑制高频分量。
2. CIC滤波器在频率域上具有矩形频率响应，可以实现理想的低通滤波器功能。
3. CIC滤波器的实现简单，运算量少，适用于实时处理和硬件实现。
4. CIC滤波器具有固定频率响应，不需要频率域上的运算，适用于离散时间系统。
CIC滤波器的应用：
1. 信号预处理：用于消除高频噪声和干扰，提高信号的质量。
2. 降采样：用于降低采样率，减少数据存储和处理的开销。
3. 高通滤波：用于提取输入信号中的高频部分。
4. 低通滤波：用于去除输入信号中的高频部分。
总之，CIC滤波器通过累加器和差分器的级联结构，实现了一种简单有效的数字滤波器，其原理基于累加和差分操作，适用于信号预处理、降采样和频率域滤波等应用。
FPGA的CIC滤波器的设计
FPGA的CIC滤波器的设计1.原理概述CIC滤波器由差分器、积分器和组合器三部分组成，可有效实现信号的重采样和滤波功能。
其基本原理是将输入信号通过差分器进行差分运算，然后经过积分器进行累积运算，最后通过组合器实现滤波和重采样。
CIC滤波器的特点是具有高的通带增益和截止频率，且不需要乘法器和存储器，适合在FPGA中实现。
2.设计步骤(1)确定CIC滤波器的设计参数，包括增益因子、积分阶数、截止频率等。
(2)根据设计参数计算滤波器的结构参数，包括输入和输出数据宽度、积分器的阶数和阶间差值等。
(3)根据计算结果，设计CIC滤波器的硬件结构，包括差分器、积分器和组合器的实现方法。
(4) 使用HDL语言（如Verilog或VHDL）编写FPGA的CIC滤波器的代码，同时进行功能仿真和波形仿真。
(5)在FPGA开发板上进行综合、布局布线和验证，实现CIC滤波器的硬件设计。
3.设计关键技术(1)差分器设计：差分器实现差分运算，可以简单采用异或门或加减器实现。
需要注意输入信号的幅度范围和差分器的输出范围。
(2)积分器设计：积分器实现累积运算，需要考虑积分阶数、数据宽度和溢出等问题。
可以采用寄存器与加法器的串行或并行结构实现。
(3)组合器设计：组合器实现滤波和重采样功能，需要根据设计参数确定组合器的截止频率和增益系数。
可以采用多级组合器结构实现。
(4)输入输出接口设计：FPGA的CIC滤波器需要与外部系统进行数据交换，因此需要设计合适的输入输出接口，包括数据接口、时钟接口和控制接口等。
4.实现优化技术(1)折叠积分器：为了减少资源占用和延迟，可以采用折叠积分器结构，将多级积分器合并为一个积分器实现。
(2)级联结构：为了增加滤波器的阶数和降低截止频率，可以采用级联结构，将多个CIC滤波器级联实现。
(3)变系数设计：为了实现可调节的滤波参数，可以设计可变系数的CIC滤波器，在运行时动态调整增益因子和积分阶数。
综上所述，FPGA的CIC滤波器设计是一项复杂的数字信号处理任务，需要深入理解CIC滤波器的原理和设计方法，结合FPGA的硬件实现技术进行设计和优化。
matlab cic滤波器函数
matlab cic滤波器函数MATLAB是一个集成的数值计算和数据可视化环境，常常用于工程计算和科学研究。
对于数字信号处理，MATLAB也提供了许多有用的工具包和函数。
其中一个重要的功能是CIC滤波器函数（Cascaded Integrator-Comb Filter），可以用于数字信号处理中的滤波器设计和实现。
CIC滤波器是一种基于整数延迟的滤波器结构，由多个一阶积分器和一个组合器级联组成。
它的主要优点是简单易实现、低延迟、低通带的群延迟，并且具有线性相位特性。
因此，CIC滤波器广泛应用于数字信号处理、音频处理、图像处理等领域。
MATLAB中的CIC滤波器函数可以帮助用户轻松地设计和实现CIC 滤波器。
下面是具体的操作步骤：第一步，打开MATLAB软件，在命令窗口输入“cicfilter”命令，启动CIC滤波器函数。
该函数的基本格式为：y = cicfilter(x, M, N, R, D)其中，x是输入信号；M和N是CIC滤波器的阶数和采样率变换比；R和D是CIC滤波器的重载因子和减采样因子。
y为输出信号。
第二步，定义输入信号。
可以使用MATLAB中的信号处理工具箱提供的各种函数，例如sin、cos、square等，也可以直接输入数字序列。
第三步，输入CIC滤波器的参数值。
这些参数值一般需要根据具体的应用需求，根据CIC滤波器的设计原理进行选择。
阶数M、采样率变换比N、重载因子R和减采样因子D 都是关键参数，对滤波器的性能有着关键影响。
在CIC滤波器的设计中，用户需要根据具体应用场景，权衡不同参数之间的关系，选择合适的参数值。
第四步，判断和检测。
在设计CIC滤波器后，通常需要进行验证和调试。
MATLAB提供了丰富的绘图和信号分析工具，可以帮助用户对CIC滤波器的输出进行分析，找出问题并进行修正。
综上所述，MATLAB的CIC滤波器函数是数字信号处理中的重要工具，可以帮助用户轻松地实现CIC滤波器的设计和实现。
cic滤波器原理详解
cic滤波器原理详解
级联积分梳状(Cascade Integrator Comb，CIC)［1］滤波器结构简单、标准化，是高速抽取器中十分简单有效的抗混叠滤波单元，已被广泛使用于多抽样率信号处理系统中。
其组成只有积分器、加法器、寄存器，没有乘法器，使得CIC滤波器非常适合在具有较强实时性和并行处理能力的FPGA 上实现。
但是其阻带衰减和通带波纹的相互抑制限制了其滤波性能。
锐化级联积分梳状滤波器［2］、CIC 滤波器的部分锐化［3］、在CIC 滤波器级联分解的基础上级联一级余弦滤波器［4］、二级补偿CIC 滤波器( TSC －CIC)［5］、内插二阶多项式级联积分梳状滤波器(ISOP－CIC)［6］都是用来进行CIC滤波器改进的技术。
但上述CIC 滤波器的改进或只是降低了通带衰减，或只是提高了阻带衰减，或同时降低通带衰减、提高阻带衰减，但是占用硬件逻辑资源较多。
窄带信号数字滤波器的设计
窄带信号数字滤波器的设计
吴涛;周云耀;赵凤花
【期刊名称】《大地测量与地球动力学》
【年(卷),期】2009(029)0z1
【摘要】介绍一种特殊的CIC级联数字滤波器,它能对窄带信号进行滤波.通过抽点的方法能够有效地降低采样频率,而不影响有用信号. 同时介绍了运用SPTool图形化数字滤波器设计工具箱来设计凯泽窗FIR低通数字滤波器.
【总页数】4页(P124-127)
【作者】吴涛;周云耀;赵凤花
【作者单位】中国地震局地震研究所,武汉,430071;中国地震局地震研究所,武汉,430071;中国地震局地震研究所,武汉,430071
【正文语种】中文
【中图分类】TH762
【相关文献】
1.机车信号用一组窄带带通数字滤波器的多抽样率设计及实现 [J], 张勇
2.基于单片机高阶窄带数字滤波器的设计 [J], 闫华光;蔡伟;黄祥伟;周文俊
3.基于单片机高阶窄带数字滤波器的设计 [J], 闫华光;蔡伟;等
4.局部放电窄带干扰抑制的数字滤波器设计 [J], 林宁;郭灿新;黄成军;邹依依;江秀臣
5.窄带信号数字滤波器的设计 [J], 吴涛;周云耀;赵凤花
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
数字cic滤波器工作原理
数字cic滤波器工作原理数字CIC滤波器是一种常用的数字滤波器，其主要作用是对输入信号进行降采样和滤波处理。
CIC滤波器具有简单的结构和高效的性能，因此在数字信号处理中得到了广泛的应用。
CIC滤波器的工作原理可以简单地分为两个步骤：差分运算和累加运算。
首先，输入信号经过差分运算，得到差分输出。
差分运算可以通过延迟器和减法器实现，其目的是计算输入信号的差分值。
然后，差分输出经过累加运算，得到累加输出。
累加运算可以通过累加器实现，其目的是计算差分输出的累加值。
累加输出即为CIC滤波器的输出信号。
CIC滤波器的核心思想是通过差分和累加运算实现信号的低通滤波。
差分运算可以看作是对输入信号进行微分操作，相当于对高频分量进行了滤除。
累加运算可以看作是对差分输出进行积分操作，相当于对低频分量进行了保留。
因此，CIC滤波器可以有效地滤除高频噪声，保留低频信号。
CIC滤波器的滤波性能主要由两个参数决定：差分延迟和累加延迟。
差分延迟决定了滤波器的截止频率，即能够滤除的最高频率分量。
累加延迟决定了滤波器的抽取率，即能够保留的最低频率分量。
通过调整这两个参数，可以实现对不同频率范围的信号进行滤波。
CIC滤波器的优点是结构简单，计算量小。
由于其只包含了延迟器、减法器和累加器等基本运算单元，因此其硬件实现较为简单，适合于集成电路的设计和实现。
同时，CIC滤波器的计算量也较小，可以在实时系统中实现高效的信号处理。
然而，CIC滤波器也存在一些问题。
首先，由于其差分和累加运算的特性，CIC滤波器会引入一定的信号延迟。
这个延迟是由差分和累加的阶数决定的，可能导致滤波器的响应不够实时。
其次，CIC 滤波器对输入信号的动态范围较为敏感，对于幅度较大的信号可能会引入非线性失真。
为了解决这些问题，可以采取一些改进措施。
例如，可以通过增加CIC滤波器的阶数来降低滤波器的截止频率，以提高滤波器的响应速度。
同时，可以采用多级CIC滤波器的结构，以减小每级滤波器的动态范围，从而降低非线性失真。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
DDC 由数控整荡器，数字混频器和低通滤波器组成，原理上是输入信号与本地振荡信号混频，然后由低通滤波器滤除高频分量；数字下变频的主要功能包括三个方面：第一是变频，数字混频器将数字中频信号和数控振荡器（Numerical Control Oscillator — NCO ）产生的正 交本振信号相乘，生成 I/Q 两路混频信号，将感兴趣的信号下变频至零中频；第二是低通滤波，滤除带外信号，提取有用信号；第三是采样速率转换，降低采样速率，大抽取因子范围提供了可设计成宽带或窄带数字信道的能力；CIC 滤波器可以先对有用信号进行滤波，再抽取；CIC 抽取滤波器由N 级积分器，抽取器，N 级梳状滤波器三部分组成；N 级积分器工作在Fs 下，每级积分器都是一个反馈系数为1的单级点IIR 滤波器，其传递函数为：111--=z H ICIC 滤波器的梳妆部分工作在较低的频率Fs/ D.，由N 级梳状滤波器组成，每级微分延迟M 个样本；其单级梳状滤波器的传递函数为：DM C z H --=1，单级CIC 积分梳状滤波器的传递函数为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡=--=∑-=---10111)(DM n n DM z z z z H这是单级CIC 的实现方式：由上式可知，H （z ）有DMN 个零点(M 决定抽取滤波器频率响应中零点个数）和N 个极点，由积分器引人的N 个位于z ＝1处的极点被梳状滤波器的同样位于z=1处的N 个零点抵消； 其单级CIC 频率响应为：()()()jw jw jw I C H e H e H e ==sin(/2)sin(/2)wDM w =1()()22wDM w DM Sa Sa -⋅⋅ 其中x x x Sa /)sin()(=为抽样函数，且1)0(=Sa ，所以CIC 滤波器在0=ω处的幅度最大值为DM ，即：DM e H j =)(0；在1...2,1,0,2-==DM k k DMw π处为零；可知当抽取倍数确定后，M 决定CIC 滤波器的零点位置，影响着幅频特性。
N 级CIC 的实现框图：s fCIC1-zRM z -1-zRM z -第一级第N 级R R f s /-1-1经过如下的等效变换后RMz-N级CIC滤波器的实现框图等效为：N级CIC积分梳状滤波器的传递函数为：NDMnnNDMzzzzH⎥⎦⎤⎢⎣⎡=--=∑-=---11)11()(N级CIC滤波器在功能上相当于N级完全相同的FIR滤波器的级联。
如果按传统的FIR滤波器方式实现，那么N级FIR滤波器的每一级都需要DM个存储单元和一个累加器，但如果用CIC方式实现，那么N级CIC滤波器的每一级只需要M个存储单元。
Rf s /sfsfRMz--1RRf s/sfMz--1RRRf s/Rf s/Rf s/sfMz--1RRf s/Rf s/sfRMz--1RRRf s/Rf s/sfCIC1-z RMz-RMz-1-z第一级第2N级RRf s/第二级第2N－1级图2、CIC抽取滤波器结构图-1 -11-Z1-Z MZ-MZ-R↓第1级第N级第1级第N级sfRfs/Rfs/sf累积单元梳状单元图3、CIC抽取滤波器结构-1-1下面是一个D=10，M=1，N=1的CIC 幅频响应图DM π22⋅-DM π2- DMπ2 DM π22⋅ 频率响应图()()()jw jw jw I C H e H e H e ==sin(/2)sin(/2)wDM w =1()()22wDM w DM Sa Sa -⋅⋅由其频率响应图可以看出其主瓣电平最大为DM ，旁瓣电平为21 1.51()sin(3/2)/sin(3/2)sin(3/2)j DMA H e DM DM ωπωπππ==⋅==，主瓣与旁瓣的差值 （用dB 数表示）为：dB A DM s 46.1323lg 20lg201===πα 可计算出主瓣与旁瓣的差值约为13.46，意味着阻带衰减很差，单级级联时旁瓣电平很大，为降低旁瓣电平，增加阻带衰减采用级联的方式，N 级频率响应为：)2()2()()2/sin()2/sin()(ωωωωωN N N Nj N Sa DM Sa DM DM e H -⋅⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=， 可得到N 级CIC 的旁瓣抑制dB N N A DM N N s )46.13(23lg 20)lg(201⨯=⋅==πα 假如级联5级，此时可以达到67.3dB 的旁瓣衰减；分析一下发现在N 级联CIC 多出了N DM 这个处理增益，因此分析一下尽量减少带内容差(通带波纹），即，在通带内，幅度应尽量平缓；由一般数字滤波器的指标，下面分析一下其频率响应所涉及的一些设计指标：w1 w2设在w1处抽取的信号带宽很窄，为无混叠信号的带宽,能很好的对窄带信号进行滤波，去除掉高频信号噪声；且在122w DMw -=π处衰减值足够大，则在其信号带宽内，信号在w1到w2所引起的，给CIC 滤波器带来的混叠就可以忽略，计算此时阻带衰减：)2/sin()2/sin(lg 20)()(lg 2022012w DM w DM e H e H A jw j ==·引入带宽比例因子b=B/（fs/DM ）, B 为抽取信号的带宽，D 为抽取因子，M 为延时因子；fs 为输入端采样率，则w1=b*2pi/DM ；带入可化简得：b A lg 201-≈； （假设b=0.01;即fs=100MHz ，D=20，信号带宽为50khz,此时衰减为40dB);可见单级的CIC 滤波器的无混叠信号带宽内的阻带衰减能达到40dB;；并不怎么大，适用于较粗略的滤波，适合放在第一级抽取；如果采用级联的方式可以加大无混叠信号带宽；但是满足的通带不够窄；在w1处幅度不能下降太多，通带内幅值容差不能太大，否则会引起高频失真；设该带内容(0)20lg()(0)20lg()a p a p a s a s H j H j H j H j αα=Ω=Ω通带最大衰减阻带最小衰减差为s δ，则,)()(lg 2010jw j s e H e H =δ将w1带入可简化得)sin(lg 20b b s ππδ≈，当N 级时，其带内容差也会增大；由上面分析可知，阻带衰减和带内容差，只与带宽比例因子b 有关，Df Bb s /=,分析可知，在信号带宽一定的前提下，应尽可能采用小的抽取因子，或增大输入采样率；故一般把它放在抽取系统的第一级，所以在配置CIC 时，信号带宽B ，采样率Fs ，抽取因子D ，延时因子M,需要结合考虑； 总结：CIC 滤波器本身的性能由M ，D ，N 决定1、M 决定零点的位置，M=1,2时，比较下面两个图；（M=1,N=1,D=1) (M=3,N=1,D=1)发现M=1时通带主瓣衰减较小，而延时因子M=3，衰减很大，但相对带宽减小；M 一般不会取大于2的值；2、D 决定抽取后信号的采样频率，和M 一起决定主瓣和旁瓣的宽度；3、N 控制阻带衰减，N 越大，阻带衰减越大，同时也会造成通带内幅值容差变大；带宽比例因子b在w1处的通带衰减（dB ）级数（N ）12 3 4 5 6 1/128 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 1/64 0.00 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 1/32 0.01 0.03 0.04 0.06 0.07 0.08 1/16 0.06 0.11 0.17 0.22 0.28 0.34 1/8 0.22 0.45 0.67 0.90 1.12 1.35 1/40.911.822.743.654.565.47表1：大抽取因子下的通带衰减差分延迟M带宽比例因子b 在w2处的混叠衰减（dB ）级数（N ） 1 2 3 4 5 6 1 1/128 42.1 84.2 126.2 168.3 210.4 252.5 1 1/64 36.0 72.0 108.0 144.0 180.0 215.9 1 1/32 29.8 59.7 89.5 119.4 149.2 179.0 1 1/16 23.6 47.2 70.7 94.3 117.9 141.5 1 1/8 17.1 34.3 51.4 68.5 85.6 102.8 1 1/4 10.5 20.9 31.4 42.8 52.3 62.7 2 1/128 48.1 96.3 144.4 192.5 240.7 288.8 2 1/64 42.1 84.2 126.2 168.3 210.4 252.5 2 1/32 36.0 72.0 108.0 144.0 180.0 216.0 2 1/16 29.9 59.8 89.6 119.5 149.4 179.3 2 1/8 23.7 47.5 71.2 95.0 118.7 142.5 21/417.835.653.471.389.1106.9假设要求把带宽为400kHz 、采样率为3200MHz 的10MHz 的正弦信号降低为采样率为32MHz 的信号，即抽取倍数D=100=25*4；先将正弦信号加噪声，然后将其与10M 信号混至零频；然后用CIC 进行25倍抽取，HB 滤波器进行4倍抽取，32125/3200400/===M k D f B b s ；设计带宽比例因子b=1/32；通带带内容差衰减可忽略；则CIC 滤波器可根据要求通带衰减最大不得超过3dB ，阻带衰减不得低于60dB 。
由以上公式及上表查出，可级联6级，差分延迟为1，可完成25倍抽取；半带滤波器完成级联2级的2倍抽取，完成4倍抽取；然后经过FIF 滤波器进行整形；下面是经CIC 滤波器的仿真：表2：大抽取因子下的阻带衰减。