数字插值滤波器的设计毕业设计（含外文翻译）

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1、 目录 0 前言 1 0.1 课题背景及意义 1 0.2 数字滤波器发展现状和研究方向 . 2 0.3 本文主要研究内容和内容安排. 2 1 数字滤波器理论基础 . 4 1.1 滤波器简介 . 4 1.2 滤波器用途 . 4 1.3 滤波器种类 . 6 1.3.1 滤波器分类 . 6 1.3.2 FIR 滤波器特性 8 1.4 设计滤波器时的特征参数 . 10 1.5 所用工具介绍. 10 2 多速率信号和采样率转换 . 12 2.1 多速率信号概述 . 12 2.2 插值和抽取 13 2.2.1 抽取（Decimation） . 13 2.2.2 插值（Interpolation） 14 2

2、.3 插值滤波器 16 2.3.1 插值滤波器简介 . 16 2.3.2 插值滤波器的原理 . 16 2.3.3 插值滤波器的几种基本结构 19 2.4 小结 22 3 系统设计及实现. 23 3.1 滤波器的整体设计思路 . 23 3.1.1 滤波器设计方法 . 23 3.1.2 插值滤波器指标 . 24 3.1.3 插值滤波器的系统结构 . 24 3.2 插值滤波器的具体设计 . 26 3.2.1 半带滤波器的设计. 26 3.2.2 CIC 插值滤波器的设计 . 31 3.3 插值滤波器的实现 . 35 4 模型仿真与验证 36 4.1 各级滤波器程序仿真结果 . 36 4.2 插值模型

3、 simulink 仿真结果 37 4.3 结论验证 42 5 结论 . 43 致谢 . 44 参考文献 45 附录 A 46 附录 B 63 1 0 前言 0.1 课题背景及意义 本文的内容是数字插值滤波器， 是数字音频系统中的 SigmaDelta 数模转换器 （DAC） 中常用的模块，DAC 是一种将输入信号转换成模拟信号输出的电路或器件，它被广泛地用 在信号采集和处理、数字通信、自动检测、自动控制和多媒体技术等领域。 数字化、智能化和网络化是当代信息技术发展的大趋势，数字化是智能化和网络化的 基础，在实际生活、工业生产以及科学研究中遇到的信号多种多样，需要对这些信号和系 统参数进行采集

4、、加工和控制，而这些量往往是非电的的模拟量，模拟信号是自变量为时 间的连续函数。经过时间上的离散化（采样） ）和幅度上的离散化（量化） ，这类模拟信号 便成为数字信号，因此数字信号实际上是用数字序列表示的信号。数字信号处理就是用数 值计算的方法对数字序列进行各种处理，把信号变换成符合需要的某种形式。例如，对数 字信号进行滤波以限制他的频带或滤除噪音和干扰，或将他们与其他信号进行分离；对信 号进行频谱分析或功率分析以了解信号的频谱组成，进而对信号进行识别；对信号进行某 种变换，使之更适合于传输，存储和应用；对信号进行编码以达到数据压缩的目的等等。 数字滤波技术是数字信号分析、处理技术的重要分支。

5、无论是信号的获取、传输还是信号 的处理和交换都离不开滤波技术，它对信号安全可靠和有效灵活的传输是至关重要的。在 所有电子系统中，使用最多技术最复杂的要算数字滤波器了，数字滤波器的优劣直接决定 产品的优劣。 模数转换器是数字电子系统和模拟电子系统之间的常用接口电路， 在音频DAC结构中， 系统组成如图 1 所示： 图 1 信号处理流程 Fig1 Signal Processing flow 在现代先进的电子系统前端和后端都要用到高性能（包括高分辨率、高速、低功耗、 小面积等）的模数转换器和数模转换器，以改善数字处理技术的性能，特别是在诸如雷达、 XXX：数字插值滤波器的设计 2 声纳、高分辨率视

6、频和图像显示、军事和医疗成像、高性能控制器与传动器，以及包括无 线电话和基站接收机在内的现代数字通讯系统。ADC 及 DAC 器件的发展与广泛的应用也 和数字技术发展分不开的，当然也与微处理器和数字信号处理器的普及有很大的关系。过 去 ADC 及 DAC 主要应用与数据采集系统、工业过程控制、测量及分析等领域，近年来数 字技术进入音频及视频领域，特别是 CD、VCD、DVD 及各种便携式音频器件；无线数字 通信发展神速，数码相机、智能相机渐取代传统相机，车载数字音响也不断增加，总之， 数字技术快速发展和应用领域越来越宽， 使 ADC 及 DAC 器件也相应获得较快的发展与进 步。 插值滤波器位于整个 DAC 最前端，它主要作用是为调制器提供足够过采样的数据流， 同时保证通过数据流要有足够的信噪比，从而保证后端的调制器和低通滤波器正常工作。 0.2 数字滤波器发展现状和研究方向 不管是模拟还是数字滤波器，均经历了由简到繁以及性能逐步提高的发展历程。1917 年美国和德国科学家分别发明了 LC 滤波器，次年 LC 滤波器得到大力发展，导致了美国 第一个多路复用系统的出现。20 世纪 50