基于FPGA過(guò)采樣技術(shù)及實(shí)現(xiàn)

　　圖4為時(shí)，原型濾波器、整形濾波器、壓制虛像濾波器和最后獲得的插值濾波器的幅度響應(yīng)，原型濾波器為FIR切比雪夫?yàn)V波器。從圖4(a)可以看出，虛像出現(xiàn)的位置與平均濾波器的零點(diǎn)位置對(duì)齊，從而抑制了虛像。由于太小，平均濾波器的旁瓣寬度較大，陷波帶大于虛像帶寬，導(dǎo)致虛像的抑制沒(méi)有達(dá)到濾波器要求的阻帶衰減。但是，虛像所處頻率與過(guò)采樣頻率相當(dāng)，此處出現(xiàn)的噪聲僅為量化噪聲，此處衰減特性只要將其抑制到ADC分辨率提高后的量化噪聲水平，即滿足過(guò)采樣的要求。例如：ADC分辨率經(jīng)過(guò)采樣后提高6位，其要求的衰減特性為-36.1dB，而圖4(a)插值濾波器虛像處的衰減為52dB，足以滿足大部分設(shè)計(jì)的要求。

　　插值濾波器在過(guò)采樣中的實(shí)現(xiàn)的流程為：在原型濾波器進(jìn)行K倍內(nèi)插后，再做K點(diǎn)的平均濾波即可?？瓷先バ枰獌刹讲拍軐?shí)現(xiàn)低通濾波，實(shí)際上，由于整形和平均濾波的特性，我們可以一步完成濾波。由式(3)可知，整形子濾波器的輸出為：

　　為下抽取及計(jì)算方便，將整形濾波器的長(zhǎng)度從，改為KLp 。由于FIR濾波器系數(shù)的不敏感性，這樣做并不會(huì)影響濾波器特性。則插值濾波器的輸出為：

　　由式(4-9)可知，插值濾波器輸出是將K點(diǎn)值平均后，再與原型濾波器系數(shù)加權(quán)平均的結(jié)果。可以看出，實(shí)現(xiàn)方式很簡(jiǎn)單。

　　過(guò)采樣技術(shù)在FGPA的實(shí)現(xiàn)

　　一些通用的數(shù)據(jù)采集模塊需要實(shí)現(xiàn)多種信號(hào)的測(cè)量，注重模塊的通用性，因此，放大、濾波等信號(hào)預(yù)處理電路這樣的個(gè)性事物是不被允許存在的。將過(guò)采樣技術(shù)應(yīng)用于通用模塊，省略信號(hào)預(yù)處理電路，根據(jù)信號(hào)特點(diǎn)，選取合適的過(guò)采樣率和下抽取率，平衡最終采樣率和分辨率，來(lái)獲取要求的測(cè)量精度。根據(jù)通用模塊的要求，設(shè)計(jì)了圖5所示結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)通用模塊的過(guò)采樣技術(shù)。