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单项选择题用理想低通滤波器从已抽样信号中恢复原信号低通信号时，下列哪类抽样信号会引起恢复信号的失真（）
A.理想采样
B.自然采样
C.平顶采样
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降采样FIR滤波器的设计与硬件实现
降采样FIR滤波器的设计与硬件实现
摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTA&C)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为1～26 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于0．5 dB，采用1．8 V电源，TSMC 0．18&m CMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。关键词：Butte
魏莉，林平分（北京工业大学北京市嵌入式重点实验室，北京& 100122）0 引言降采样数字滤波器可广泛应用于通信、声音和图像处理系统中。而当输入信号的带宽高于需处理的带宽时，对信号进行降采样处理可以大大减少数据量，提高数据率使实时处理容易实现。同时，为了克服在频域上的混叠，还需要先用低通滤波器过滤非处理带宽的信号能量，然后再降采样，以避免混叠。本文以LTE无线通信系统为例，提出了一种完整的降采样FIR滤波器的设计和硬件实现方案。该方案在利用FDAtool得到滤波器系数之后再进行定点化，并将各系数拆分成2的幂次方相加减的形式，以便进行移位相加。对于降采样，该设计没有使用传统的先滤波后采样的方案，而是在滤波过程中渗入了采样操作。这样就大大减少了硬件资源的消耗，并可将乘法器的使用数目降低到零。1 降采样滤波器的结构原理降采样滤波器的典型结构如图1所示，包括抗混叠滤波器和降采样器。其中D为降采样率，k表示滤波器阶数。从图1可以看出，抗混叠滤波器的输出y(n)是对输入序列x(n)加权求和的结果，即：降采样后的输出为：直接降低采样率往往会使信号在频域上出现混叠，所以，一般需要预先通过一个低通滤波器抗混叠处理后再进行降采样，这个滤波器一般也称为抗混叠滤波器。图2所示是预滤波器的原理示意图。抗混叠滤波就是在满足一定分辨率和通信带宽的前提下，尽可能降低数据量，从而节约计算资源、节省存储空间，使实时处理容易实现。2 降采样滤波器的设计与硬件实现2．1 降采样滤波器的设计利用matlab工具箱中自带的FDAtool可以确定滤波器的系数。首先根据系统要求确定滤波器的性能参数，比如在LTE系统中，数据传输带宽为10 MHz，其中用到一个降采样滤波器，将采样频率为61．44 MHz的信号降采样两倍后为30．72 MHz。本设计方法选择低通FIR等纹波滤波器。滤波器的阶数可以自己指定，也可以通过设置通带纹波摆幅和阻带衰减自行得到，一般通带纹波摆幅设为0．1dB，而阻带衰减设为60 dB。在满足这些性能指标的前提下，为了便于实现，滤波器的阶数设计为30阶，故有31个抽头。其设计出的低通滤波器如图3所示。单击工具栏中的[b，a]图标，就可以得到滤波器的系数。2．2 降采样滤波器的硬件实现根据上述方案得到滤波器系数之后，再利用FDAtool所提供的量化功能，并根据该降采样滤波器前后模块的精度需求，可以选择量化精度为12，于是得到的滤波器定点化之后的系数如下：[b0， b1， …， b30] =[-21， -8l， -58，77，173，9，-29l，-250，284，641，33，-109l，-990，，，1454，-990， -1091， 33， 64l， 284， -250， -291，9，173，77，-58，-81，-21]，可见，该滤波器的系数是关于b15对称的，这一点也验证了FIR滤波器系数对称的特点。图4所示是本文初步设计的滤波器硬件架构。为了进一步降低硬件复杂度，可将定点化的系数拆分成2的幂次方相加减的形式。以图3中设计出的系数为例：[b0，b1，…，b15] = [-21，-8l，-58，77，173，9，-29l，-250， 284， 641， 33， -109l， -990，，6599]=[& -(16+4+1)，-(64+16+1)，-(64-8+2)，(64+16-4+1)，(256-64-16-4+1)，(8+1)，-(256+32+4-1)，-(256-8+2)，(256+32-4)，(512+128+1)，(32+1)，-(-1)，&-()，(-16-2)，(6+64+8+2)，(2-64+8-1)]． (3)结合滤波器的阶数可知式(1)中的h(n)可以表示为：h(n)=-21×[δ(n)+δ(n-30)]-8l×[δ(n-1)+δ(n-29)]-58×[δ(n-2)+δ(n-29)]+…+6599×δ(n-15)．&& (4)于是，有：y(n)=-21×[x(n)+x(n-30)]-8l×[x(n-1)+x(n-29)]-58×[x(n-2)+x(n-29)]+…+6599×x(n-15)． (5)将以上各系数用(3)中的拆分结果替换，可将式(5)进一步写为：y(n)=-(16+4+1) [x(n)+x(n-30)]-(64+16+1) [x(n-1)+x(n-29)]-(64-8+2) [x(n-2)+x(n-29)]+…+(2-64+8-1)·x(n-15)．(6)这样，输出y(n)可表示成输入移位相加减的形式。至此，抗混叠FIR滤波器便告设计完成。由图2可知，抗混叠滤波器输出信号必须经过降采样才能输出。而对于本设计的滤波器，其降采样率为2：l，理论上把式(6)取出一半即可满足降采样要求，但是，这样就意味着之前浪费了一部分硬件资源去计算这一半不用的数据。基于此考虑，在设计滤波器时可加上一个降采样控制器，x(n)还是正常输入，每一拍进一个新的采样点，而滤波过程则用降采样控制器控制，这样可使计算每隔一拍进行一次。3 仿真结果分析3．1 滤波器的幅频响应图5所示是在matlab中利用定点化之后的滤波器系数画出滤波器的幅频响应特性曲线。该曲线与2．1中设计的滤波器幅频曲线基本一致，从而验证了本设计的正确性。3．2 硬件代码的仿真波形对于本文中设计的硬件架构，用Verilog语言写出相应的硬件实现代码，再用modelsim软件进行波形仿真，其仿真结果如图6所示。由图6所示的仿真结果可见，在降采样控制器的控制下，输入滤波器的数据经过滤波器之后，其输出频率降低一半。3．3 综合、布局和布线结果上述设计可用QuartusⅡ9．O进行综合、布局和布线，选用stratixⅢ的器件EP3SL340F151713，所得到的硬件资源占用情况如图7所示。此时，该滤波器最高可以run到170．07 MHz，可以符合系统要求。实际上，用OuartusⅡ9．0也可以对传统方法设计出的滤波器进行综合、布局布线，并选择同样的器件。因为，传统的设计只是利用了系数的对称特点，而没有对系数进行分解。由于是直接和输入相乘叠加，因此滤波器的硬件代码最高只能跑到59．51MHz。其硬件资源占用情况如图8所示。比较图7和图8的报告结果可见，本文提出的设计方法在LUT资源的占有和滤波器最高工作频率方面都有明显的改进。从而解决了传统设计需要专门对滤波器输出信号进行2倍降采样而耗费硬件资源的问题。4 结束语本文通过基于matlab自带的工具来对降采样FIR数字滤波器进行原型设计，给出了硬件资源占用少且工作频率高的降采样滤波器的实现方案。该设计经过modelsim软件的功能仿真和QuartusⅡ软件进行综合、布局布线验证，其均可达到系统要求。
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问答题简答题在逐次比较式数据采集系统中，对模拟量采样之前，为什么要装设模拟低通滤波器?
在一定采样频率下，为了防止无用的高频信号，进入采样过程造成采样信号的失真，为此，在采样前应对模拟输入量进行数字滤波。
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1.问答题 只有脉冲传递函数零点，没有脉冲传递函数数点的数字滤波器，称为全零点数字滤波器，它能够滤除输入信号中，有限个频率的输入信号......2
A.△Ib&△Ic
B.△Ib&△Ic
C.△Ib=△Ic
D.△Ib&△IcAD的采样频率跟低通滤波器的截止频率有什么联系么?
AD的采样频率跟低通滤波器的截止频率有什么联系么?
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与《AD的采样频率跟低通滤波器的截止频率有什么联系么?》相关的作业问题
没有什么“一般”,取决于你要处理的信号,应该保留需要的信号频率,滤除带外干扰.例如音频信号可以用20kHz,标清视频信号就需要6MHz,高清视频也许就要30MHz,要是一个烤箱内的温度信号,就是用1Hz也无关紧要. 再问： 我用的是一个温度传感器TC1047，输出的是电压信号，经过滤波再进行AD转换，那是怎样？ 再答：
无论是什么样的滤波器,一般都是指-3db的位置,也就是说从滤波器的通带的增益算起,下降-3db的位置.由于db的计算公式是20*log10(x),x为信号某一个频率上真正的幅值,所以稍加计算可得,-3db实际相当于频率增益下降到了原来的0.707,而不是一半.对于低通滤波器,是低于某个频率为通带,高于某个频率为阻带.如
半功率点 再答： 再问： 你好，谢谢你的耐心回答，但是有个问题，你算出来的和结果不一样，结果是fr=1/(2π*根号下LC)，不知道是怎么算出来的 再答： 因为w=2兀f 再答： 所以f=w/2兀再问： 还有根号lc再问： 还有根号lc
如图所示是一个最简无源低通滤波电路,做如以下分析：输入电压为Vi,输出电压Vo,则电压放大倍数A=Vo/ Vi = 1 / ( 1 + jwCR ) 令w0 =1 / RC,则A = 1 / [1+ ( j w / w0 ]A是一个复数,对他取模可以得到A的模A’ = 1 / { （ 1 +【 ( f / fH ) 的
对,通常情况下是的. 该采样率至少要大于低通信号最高频率的两倍
采样频率就是采样周期的倒数,也就是一秒钟采样的次数；分辨率是决定采样最小值,比如基准电压为1v,8位的采样,最小值是1/256,1为的采样的最小值是1/1024,分辨率越高,采样越精确!希望采纳! 再问： 并行AD转换是什么？ 再答： 如果你是设计电路这个什么AD关系不是很大，因为集成电路一般来说只会用就行了。具体几种
我是自动化专业的,不知我们专业是否相同,我以我们专业的角度解释这个问题:首先求出传递函数,输出电压uo相当于输入电压ui在R1串(R2并C)中后者的分压根据电路的复频域模型,有:Uo/Ui=[R2//(1/Cs)]/[R1+R2//(1/Cs)]经化简,称为G(s)=R2/[R1R2Cs+R1+R2]=(R2/(R1+
R9,C3构成的是一个高通滤波器.若不考虑前段电路,其3dB带宽=1/(2*pi*R*C)=2.34Hz
光用电容电阻是肯定不行的了,有电容就肯定有相移的了,如果你以想相位不变,幅值不变,那肯定要用运放来缓冲的,后面还得加一个全通滤波器 再问： 这个靠谱，我去试试，谢谢啊
低通滤波器,截止频率100Hz,电容的选择区间应该在10~0.1u之间,考虑标称值选择电容为4.7u根据R=1/2pi*f*C求出R为339R1=R2 C1=C2利用二阶滤波器的传递函数与表中n=2的函数联立求出Q=1/根号2 Q=1/（3-A） A=1.568又因为A=1+Rf/Rs还已知运放两输入端电阻和应该相等所
2倍左右就可以,这个没有计算方法.凭经验.
1=r2=r=16k,c1=c2=c=0.01ufo=1/(2πRC)=1kHz
采样是将连续信号变成离散信号.经过AD采样得到txt格式的数据已经是数字信号,可以直接进行FFT,不需要重新采样.只有在不需要考虑较高的分析频率和频率分辨率时,为了减少存储空间和计算时间,可以抽取部分数据进行分析. 再问： 谢谢您的回答。按照您的解释，matlab中进行FFT分析时采用频率就是AD的采样频率了吧。还有就
技术指标 Wp=0.2*pi,Ws=0.4*pi,Ap=0.25dB,As=50dB方法一选择海明窗Wp=0.2*Ws=0.4*tr_wide=Ws-Wp; %过渡带宽度N=ceil(6.6*pi/tr_wide)+1; %滤波器长度n=0:1:N-1;Wc=(Wp+Ws)/2; %理想
低通滤波器是容许低于截至频率的信号通过, 但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置.你的低通滤波器的截止频率太低了 再问： 那要设多少合适呢？我看到一篇资料上是这么设的，我不知道他为有什么理论依据。我主要是想把脉冲的占空比用直流平均电压信号反应出来，小妹新手，望解答……（数学公式推导：脉冲信号5V,占3/5,空2/5
怎么会是弧度?是弧度/秒,即角频率吧,ω =2πf；都学到巴特沃斯了,怎么把中学的东西全丢了?
通频带多少截止频率多少滚降衰减率多少? 再问： 已知采样频率不小于100Khz， 再答： 采样率？？？ 采样率跟滤波器有什么关系？再问： 不知道截止频率什么的， 再答： 你想阻止哪些频率？ 通过哪些频率？再问： 截止高频啊！滤波经过放大然后模数转换，AD的采样频率知道。别的不知道，要求不高 再答： 那我那你的100Kh
作用是：滤除高于0.5倍采样频率的无用的高频分量,以减少频谱混叠；它采用何种滤波器：模拟低通滤波器理论截止频率=0.5倍采样频率
根据“奈奎斯特采样定律”：在对模拟信号进行离散化时,采样频率f2至少应2倍于被分析的信号的最高频率f1,即：f2≥2 f1；否则可能出现因采样频率不够高,模拟信号中的高频信号折叠到低频段,出现虚假频率成分的现象但工程测量中采样频率不可能无限高也不需要无限高,因为我们一般只关心一定频率范围内的信号成份.为解决频率混叠,在豆丁微信公众号
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采样率转换滤波器的高效实现方法
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