出品 21ic論壇   蔣博1026

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近期一直在做信號的處理部分的工作，上幾篇講到了多普勒超聲波流量計的工作原理以及項目解決方案。這幾天，準(zhǔn)備優(yōu)化一下，所以準(zhǔn)備使用梳狀濾波器(CIC,Cascaded integrator–comb filter)來用作多普勒超聲波流量計的回波信號的處理模塊。首先給大家介紹一下梳狀濾波器的原理：
首先給大家說一下多采樣率數(shù)字濾波器，從字面意思理解的話，就是具有多個采樣速率。像傳統(tǒng)的整形濾波FIR濾波器以及IIR濾波器，這兩種濾波器只有一個采樣速率，而且是固定不變的，這樣他們能夠使用的信號就有一定的局限性。
而有些情況下，被處理信號需要不同速率的采樣頻率。如果是傳統(tǒng)的采樣速率轉(zhuǎn)換，就會非常麻煩。舉個例子，被測信號是一個正弦模擬信號，AD采樣速率是F1，現(xiàn)在我們需要用到采樣頻率是F2的信號，那么就需要將這個經(jīng)過F1采樣之后進行DA轉(zhuǎn)換，然后再將轉(zhuǎn)換后的模擬信號以F2采樣頻率進行抽樣，這樣才得到了采樣率為F2的數(shù)字信號，完成了采樣頻率的轉(zhuǎn)換。但是這樣不僅僅非常麻煩，而且還有可能造成信號的損傷。所以我們采用新的思想，下邊會提到。
多采樣速率的數(shù)字信號處理系統(tǒng)常常會用到采樣速率的轉(zhuǎn)換，如內(nèi)插和抽取。由傅里葉變換性質(zhì)可知，信號時域內(nèi)的抽取會導(dǎo)致頻譜周期性平移拓寬，當(dāng)信號中有高頻分量時，可能出現(xiàn)頻譜混疊的現(xiàn)象。因此在抗頻譜混疊中需要濾波操作，將高頻分量濾除。梳狀濾波器結(jié)構(gòu)簡單，僅有乘、加單元，可以實現(xiàn)多倍速率下抽變換，并且能夠濾除高頻成分。為了使過渡帶陡峭，抑制旁瓣，濾波器的帶內(nèi)容差不宜過大。當(dāng)掃頻的帶寬一定時，CIC濾波器常用在采樣率下抽的第一級，以滿足較大的采樣率和較小的下抽因子來降低帶內(nèi)容差。以上就是對梳狀濾波器的原理的一個簡單介紹。

上圖就是我使用Matlab做了一個仿真圖，最上邊的圖九四原始信號的時域波形，首先我對其進行5倍內(nèi)插，也就是在每兩個采樣點之間插入4個零值，插入之后送入低通濾波器，就得到了圖三所示的波形，對其在進行3倍抽取，即每隔兩個點抽取一個點作為新的信號點，可以看出來，整個過程中信號沒有發(fā)生變化，變化的只有采樣率。上述只是我的仿真結(jié)果，在實際做出來之后，再給大家更詳細(xì)的講解。下圖也是仿真結(jié)果：

  

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